Fabrico de machos em fundição em areia: Tipos, processos e dicas de design

Introdução

Na fundição em areia, a criação de geometrias internas complexas requer frequentemente mais do que apenas um molde bem concebido. É por isso que fabrico de núcleo torna-se essencial. Um núcleo é uma forma de areia pré-formada inserida na cavidade do molde para formar passagens internas, cavidades ou cortes inferiores complexos que não podem ser alcançados apenas através do molde. Quer se trate de uma carcaça de bomba com canais de fluxo intrincados ou de um bloco de motor com vias de refrigeração, os machos desempenham um papel vital na modelação da estrutura interna de uma peça fundida.

Compreender como são feitos os núcleos, que tipos estão disponíveis e como concebê-los corretamente pode afetar significativamente a qualidade, o custo e a capacidade de fabrico da sua peça final. Neste artigo, vamos explorar os processo de fabrico do núcleo no contexto da fundição em areia e oferecem orientações práticas tanto para engenheiros como para compradores.

O que é um núcleo na fundição em areia?

A núcleo de fundição em areia é normalmente feito de areia misturada com um aglutinante, formado numa caixa de núcleo separada e colocado dentro da cavidade principal do molde. O seu principal objetivo é moldar os vazios internos que não são acessíveis pelo equipamento de moldagem padrão. Os machos são essenciais para a criação:

• Cavidades internas em corpos de válvulas ou colectores
• Canais de arrefecimento em componentes do motor
• Secções ocas em caixas de bombas e compressores

Uma vez que os núcleos são sacrificiais, são removidos depois de a peça fundida solidificar e ser retirada do molde - quer mecanicamente, quer por métodos térmicos ou vibratórios.

Tipos comuns de núcleos

Existem vários tipos de núcleos utilizados na fundição, cada um deles adequado a aplicações específicas com base na resistência, precisão e velocidade de produção. Compreender os tipos de núcleos na fundição ajuda a otimizar a conceção e o custo.

• Núcleos de areia verde
  Feitos com a mesma areia que o molde, são baratos mas frágeis - adequados para formas simples.
• Núcleos de areia seca
  Núcleos cozidos com melhor resistência e precisão dimensional; muito utilizados em aplicações gerais.
• Núcleos de conchas
  Criado através do aquecimento de areia revestida de resina numa máquina de núcleo de concha. Estes oferecem um excelente acabamento superficial e controlo dimensional, ideal para peças de alta precisão.
• Núcleos de caixas frias
  Fabricados com resinas endurecidas a gás à temperatura ambiente. Estes núcleos oferecem ciclos de produção rápidos e elevada resistência.
• Núcleos de caixa quente
  Curado com calor e uma resina termoendurecível, proporcionando excelentes caraterísticas de colapso após o vazamento.

Cada tipo de núcleo tem contrapartidas em termos de resistência, colapsabilidade e complexidade do processo.

Processo de fabrico do núcleo

O processo de fabrico do núcleo envolve várias fases, cada uma das quais afecta o desempenho da peça fundida final:

1. Conceção da caixa de núcleo - Determina a forma e a tolerância do núcleo; deve ter em conta os ângulos de inclinação e as tensões de manuseamento.
2. Mistura de areia e ligante - A areia é misturada com ligantes como o uretano fenólico, o silicato de sódio ou o furano.
3. Tiro ou sopro no núcleo - A areia é injectada na caixa do núcleo sob pressão ou gravidade.
4. Endurecimento ou cura - Utilizando calor (caixa quente), gaseificação química (caixa fria) ou cozedura (núcleo seco), o núcleo ganha força.
5. Remoção e manuseamento do núcleo - Após a cura, os núcleos são retirados, aparados, inspeccionados e armazenados até à sua utilização.

Cada etapa exige um controlo de qualidade para evitar erros dimensionais ou mudança de núcleo durante a montagem do molde.

Considerações de design para núcleos

Eficaz conceção de núcleo em fundição ajuda a evitar defeitos, reduz a utilização de material e simplifica a remoção do núcleo. As principais dicas de design incluem:

• Utilizar ângulos de inclinação adequados
  O calado permite uma fácil remoção da caixa de núcleo e assegura a precisão dimensional.
• Incluir aberturas de ventilação
  Adequado ventilação do núcleo evita a acumulação de gás, que pode causar porosidade ou bolhas na peça fundida final.
• Integrar impressões digitais
  A impressão central é uma caraterística do molde que suporta e alinha o núcleo. Assegura um posicionamento exato e evita movimentos durante o vazamento.
• Força de equilíbrio e colapsabilidade
  O núcleo deve resistir ao manuseamento do molde, mas também deve quebrar-se de forma limpa durante o sacudimento.
• Evitar secções finas sem suporte
  Estes podem levar à quebra durante a remoção do núcleo ou à turbulência do metal durante o vazamento.

Uma boa conceção minimiza o retrabalho e os resíduos, assegurando simultaneamente um desempenho fiável e repetível da fundição.

Conclusão

Fabrico de núcleos é uma parte indispensável do processo de fundição em areiapermitindo a produção de peças fundidas complexas e de elevado desempenho. Desde a seleção do tipo de núcleo para otimizar o impressão central e esquema de ventilaçãoCada decisão de conceção tem um impacto direto na qualidade, custo e capacidade de fabrico da fundição.

Ao compreender as tecnologias disponíveis - como núcleo da casca, núcleo da caixa frigoríficae métodos de cozedura de núcleo-Os engenheiros de fundição e os compradores podem fazer escolhas informadas que reduzem os defeitos e melhoram a consistência da peça final.

Quer saber mais sobre a conceção de peças fundidas e a prevenção de defeitos?
Consulte os nossos artigos sobre Defeitos comuns de fundição e Como conceber peças fundidas para moldes de areia.