PT1531021E - Processo de fundição para o fabrico de uma peça fundida - Google Patents

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DESCRIÇÃO "PROCESSO DE FUNDIÇÃO PARA O FABRICO DE UMA PEÇA FUNDIDA" A invenção refere-se a um processo de fundição de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1, destinado a produzir uma peça fundida.

Peças fundidas, que frequentemente têm uma forma complicada, são regra geral produzidas nos assim chamados moldes "perdidos" ou então em moldes permanentes. Durante a fundição em moldes perdidos, que regra geral são constituídos por uma matéria básica ou de moldagem de consistência granulosa, de base mineral e com propriedades refractárias, como por exemplo areia quartzífera ou areia à base de minério de crómio, bem como por um agente aglutinante e frequentemente também ainda por outros aditivos para melhorar as propriedades da matéria básica de moldagem, o molde fica destruído após a fundição por acção da operação de desmoldagem. Quando atrás se fala de "agente aglutinante" deve entender-se por esse termo não só o agente aglutinante em si mas também quaisquer outros aditivos. Em relação à fundição em moldes perdidos confecciona-se primeiro um modelo da peça fundida, que é feito de metal, de madeira, de gesso ou de matéria sintética. 0 modelo define o contorno exterior da peça de base. 0 modelo pode em princípio ser reutilizado. Para obter o molde de fundição, a parte superior e a parte inferior do modelo são posicionadas numa caixa de moldagem, tratando-se de uma caixa superior e de uma caixa inferior, sendo esse modelo depois envolvido pela matéria básica 1 de moldagem. Após a compactação e a consolidação da matéria básica de moldagem puxam-se as metades do modelo para fora do molde de areia. Seguidamente colocam-se a caixa superior e a caixa inferior uma por cima da outra. 0 molde negativo fica assim completo.

Nomeadamente quando se trata de ligas à base de ferro, que têm um elevado ponto de fusão, utiliza-se a fundição em moldes perdidos. 0 inconveniente da fundição em moldes perdidos é que após cada operação de fundição se torna necessário não só confeccionar um novo molde de fundição, estando além disso o recondicionamento ou a eliminação da matéria básica de moldagem após a fundição ligados à necessidade de dispor de elevados recursos técnicos em instalações, bem como de meios financeiros. 0 recondicionamento da matéria básica de moldagem efectua-se regra geral de tal maneira que a matéria básica de moldagem é primeiro fragmentada após a fundição, uma vez que as partículas da matéria de moldagem estão firmemente ligadas umas às outras por acção do agente aglutinante. Seguidamente efectua-se um tratamento térmico para queimar o agente aglutinante. Finalmente separam-se da matéria de moldagem os resíduos da combustão do agente aglutinante. Neste contexto reveste-se de certa importância o facto de as caixas de moldagem para a confecção dos moldes terem habitualmente um formato nomeadamente normalizado, de modo que, especialmente quando se trata de peças fundidas pequenas, é necessária uma quantidade relativamente grande de matéria básica de moldagem para poder confeccionar o molde.

Por esse motivo o objectivo da presente invenção é o de disponibilizar um processo de fundição que torna possível uma 2 fundição simples e a bom preço de materiais à base de ferro fundido ou de aço.

Num processo do género de inicio referido o objectivo atrás indicado atinge-se de acordo com a invenção pela adopção das caracteristicas enunciadas na reivindicação 1. Na presente invenção o calor libertado durante a solidificação da peça fundida acabada de ser vazada é aproveitado para queimar o agente aglutinante de toda a matéria básica de moldagem que se encontra no interior do molde de fundição, de modo que se obtêm seguidamente partículas soltas de matéria de moldagem, de escoamento fácil e já não ligadas entre si por acção do agente aglutinante. Em resultado disso o tempo de permanência da peça fundida produzida de acordo com a invenção é portanto mais longo do que, do ponto de vista da tecnologia de fabrico, seria efectivamente necessário para a peça fundida. Do ponto de vista da tecnologia de fabrico uma peça fundida pode ser retirada do molde após o vazamento logo que estiver solidificada. Na presente invenção segue-se a essa fase uma fase de permanência mais longa ou um tempo de permanência suplementar que ou os quais estão harmonizados de forma a obter-se uma conversão térmica completa do agente aglutinante contido na matéria básica de moldagem. É certo que o prolongamento do tempo de permanência, acompanhado de uma simultânea queima do agente aglutinante, não é inteiramente isento de problemas para o molde de fundição, uma vez que a elevada temperatura pode ser nociva para o molde de fundição, tendo no entanto sido possível constatar que ocorrem fenómenos de desgaste muito reduzidos no molde de fundição, podendo estes fenómenos nem sequer ser notados, quando o calor de solidificação libertado for utilizado para a queima de todo o agente aglutinante. Em qualquer dos casos as vantagens obtidas pela implementação da invenção e 3 relacionadas com o recondicionamento simplificado da matéria básica de moldagem tem um peso muito maior do que o eventual maior desgaste do molde de fundição.

Na presente invenção o facto é que se escolhem muito conscientemente o tempo de permanência por um lado e a espessura de camada da matéria básica de moldagem em função da espessura de parede da peça fundida a vazar e/ou em função do comportamento em termos de solidificação do material fundido introduzido no molde de fundição. Quanto maior for a espessura de parede da peça fundida a vazar, tanto maior será também a espessura de camada da matéria básica de moldagem no ponto em questão do molde de fundição. Simultaneamente o tempo de permanência deverá ser ajustado de tal maneira que também neste ponto o agente aglutinante é queimado, anulando as ligações existentes entre as partículas de matéria básica de moldagem.

Foi possível constatar que a espessura de camada da matéria básica de moldagem pode ser ajustada para um máximo de 150 mm para conseguir obter o resultado preconizado pela invenção.

Neste particular fica entendido que é possível ajustar qualquer valor individual compreendido entre mais de 0 mm e 150 mm, isto é, 1, 2,... 148, 149 mm, sem que tal requeira uma menção explícita.

Do ponto de vista da tecnologia de fabrico o método de acordo com a invenção pode ser facilmente integrado no processo de fundição, para o que se faz com que o tempo de permanência suplementar da peça fundida no molde de fundição seja pelo menos um múltiplo da duração de um ciclo de vazamento do processo de fundição. Dito por outras palavras, isto significa que a peça fundida não é retirada no momento em que habitualmente é 4 retirada após o vazamento, mas sim um ciclo de vazamento mais tarde. A peça fundida permanece portanto muito conscientemente durante mais um ciclo de vazamento no interior do molde, de modo a queimar inteiramente o agente aglutinante. Neste contexto os tempos de ciclo são de um modo preferido inferiores a 5 min, regra geral no entanto inferiores a 2 min, sendo possível qualquer valor inferior a 2 min, sem que tal requeira uma menção explícita.

Depois de se ter efectuado a fundição e a peça fundida ter sido retirada do molde de fundição, a matéria básica de moldagem é habitualmente recondicionada. Também no processo de acordo com a invenção se efectua um recondicionamento da matéria básica de moldagem. De acordo com a invenção o recondicionamento preconizado pela invenção resume-se no entanto a separar a matéria básica de moldagem dos resíduos de combustão do agente aglutinante, uma vez que as partículas de matéria básica de moldagem já não estão ligadas entre si por acção do agente aglutinante. De acordo com a presente invenção torna-se desnecessária uma fase de fragmentação e/ou um tratamento térmico para recondicionamento da matéria básica de moldagem. Dá-se preferência e regra geral basta também um recondicionamento da matéria básica de moldagem após o vazamento que consiste numa separação pneumática e/ou numa crivagem, o que em última análise conduz a uma redução substancial dos custos de recondicionamento e dos recursos técnicos de recondicionamento e em virtude disso a uma redução significativa dos custos de produção da peça fundida. É possível adicionar, após o recondicionamento, um agente aglutinante à matéria de moldagem para obter de novo matéria 5 básica de moldagem. Seguidamente a matéria básica de moldagem é aplicada sobre a estrutura interior da superfície do molde de fundição, de um modo preferido por via pneumática mediante impulsos de ar, fazendo a matéria básica de moldagem presa durante ou após a aplicação na superfície interior do molde de fundição, e isto por via química, de um modo preferido pela aplicação de gás contendo um catalisador. 0 processo de acordo com a invenção presta-se a ser aplicado em todos os processos de fundição correntes. Reveste-se de especial vantagem na fundição a baixa pressão, assunto que será ainda a seguir abordado mais em pormenor. 0 processo de acordo com a invenção presta-se no entanto também à fundição por acção da gravidade, à moldagem sob pressão e à fundição por vazamento. 0 molde de fundição está provido de um primeiro portamoldes exterior, de um segundo portamoldes exterior, de um corpo de moldagem disposto entre os portamoldes e de uma camada interior de matéria básica de moldagem aplicada pelo menos em algumas partes do molde para formar a cavidade de fundição.

Se bem que o molde de fundição atrás referido seja também do tipo de um molde perdido, obtêm-se em relação ao estado actual da técnica vantagens consideráveis. Devido ao corpo de moldagem disposto entre os portamoldes, corpo esse que já por si predefine pelo menos no essencial o molde negativo ou a cavidade de fundição, só se torna necessário prever uma quantidade reduzida de matéria básica de moldagem para obter o molde negativo propriamente dito. Em virtude disso e contrariamente ao que acontece no estado actual da técnica só é necessária uma quantidade reduzida de matéria básica de moldagem para cada 6 operação de vazamento. Isto reveste-se de especial significado quando se trata de peças fundidas de parede fina que têm uma espessura de parede compreendida entre 1 e 10 mm. O facto é que ao vazar peças fundidas com uma espessura de parede tão reduzida é produzida também uma quantidade de calor mais pequena que terá de ser absorvida pela matéria básica de moldagem durante a solidificação. Por esse motivo o agente aglutinante da matéria básica de moldagem só é queimado até à profundidade de alguns poucos centímetros. Na presente invenção é então aproveitada exactamente esta circunstância, sendo em consequência disso escolhida a espessura de camada da matéria básica de moldagem aplicada em função da espessura de parede da peça fundida a vazar e/ou em função do comportamento em termos de solidificação ou de temperatura do material fundido introduzido no molde de fundição. Em virtude disso e no caso mais favorável só é em última análise necessária a quantidade de matéria básica de moldagem que por motivos técnicos é efectivamente requerida para o vazamento. Em contrapartida a situação no estado actual da técnica é tal que especialmente quando se trata de peças fundidas de pequenas dimensões ou de parede fina se aduzem ao processo de recondicionamento consideráveis quantidades de matéria básica de moldagem que após a fundição poderiam muito bem ser ainda utilizadas. Isto conduz não só a custos mais elevados e em boa verdade desnecessários em relação à matéria básica de moldagem mas também a recursos técnicos elevados em termos de instalações destinadas ao recondicionamento. Também os custos de energia se tornam maiores. Para além disso também o dimensionamento do equipamento de preparação de areia de fundição se torna mais dispendiosa devido às grandes quantidades de areia em jogo. Finalmente são produzidas no estado actual da técnica grandes quantidades de poeiras, o que pode acarretar não 7 só uma inquinação do meio ambiente mas também maiores custos de armazenagem em aterro. A utilização do corpo de moldagem de acordo com a invenção oferece no entanto ainda outras vantagens. Dado que o corpo de moldagem, que predefine desde logo a forma fundamental negativa, preenche já uma grande parte do volume compreendido entre os portamoldes, com a consequência de só serem necessárias reduzidas quantidades de areia para obter um molde de fundição, conseguem-se obter tempos de ciclo consideravelmente mais curtos para produzir o molde de fundição. Além disso torna-se possível, sem problemas, no molde de fundição de acordo com a invenção, fixar segmentos de arrefecimento no portamoldes ou no corpo de moldagem, de modo que se obtém um posicionamento exacto, o que, como já de início se referiu, é determinante, muito especialmente quando se trata do fabrico de peças fundidas de parede fina. De resto também é possível sem quaisquer problemas que o próprio corpo de moldagem - pressupondo uma escolha adequada do material - assuma pelo menos em algumas áreas a função de um segmento de arrefecimento, e isto especialmente nas áreas que não estão revestidas ou que só estão revestidas de uma camada reduzida de matéria básica de moldagem.

Neste contexto os tempos de ciclo reduzidos podem ser realizados nomeadamente pelo facto de a aplicação da camada de matéria básica de moldagem sobre o corpo de moldagem ou sobre cada uma das metades de corpo de moldagem se efectuar com o apoio de uma corrente de ar. Em consequência disso torna-se também possível ajustar sem problemas a espessura da camada de areia de acordo com os requisitos de uma solidificação controlada. Após a aplicação da camada as metades de corpo de moldagem são então colocadas uma por cima da outra, de modo que o molde de fundição fica fechado.

De resto foi possível constatar que a utilização de portamoldes metálicos e/ou cerâmicos e de um corpo de moldagem metálico permite obter uma estabilização considerável do molde, o que se reveste de especial importância na fabricação de peças fundidas de parede fina, nas quais se torna necessário manter apertadas tolerâncias de fabrico.

No contexto da presente invenção reveste-se de especial vantagem o facto de o corpo de moldagem ter uma constituição modular, de modo que o mesmo é composto por uma multiplicidade de segmentos de corpo de moldagem. Em virtude desta estrutura modular torna-se de maneira simples possível complementar certos módulos e deste modo predefinir a forma fundamental negativa da cavidade de fundição. A forma negativa em definitivo é então definida pela matéria básica de moldagem na medida em que esta se encontra aplicada no corpo de moldagem.

Formas de configuração preferidas da invenção resultam das reivindicações secundárias.

Seguidamente explicam-se mediante o desenho formas de realização preferidas da invenção. Mostra-se na:

Fig. 1 uma vista em corte transversal de uma primeira forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção,

Fig. 2 uma outra vista em corte transversal do molde de fundição da fig. 1, 9

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Fig. 3 uma vista em corte transversal de uma segunda forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção, 4 uma outra vista em corte transversal do molde de fundição da fig. 3, 5 uma vista em corte transversal de uma terceira forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção, 6 uma outra vista em corte transversal do molde de fundição da fig. 5, 7 uma vista em corte transversal de uma quarta forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção, 8 uma outra vista em corte transversal do molde de fundição da fig. 7, 9 uma vista em corte transversal de uma quinta forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção, 10 uma outra vista em corte transversal do molde de fundição da fig. 9, 11 uma vista em corte transversal de uma sexta forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção, 10

Fig. 12 uma vista em corte transversal de uma sétima forma de realização de um molde de fundição de acordo com a invenção.

Antes de se abordar em pormenor o processo de fundição de acordo com a invenção descreve-se em primeiro lugar um molde 1 de fundição especialmente apropriado para os efeitos do processo de fundição de acordo com a invenção.

Em cada uma das figuras encontra-se representado um molde 1 de fundição para fabrico de uma peça fundida 2, utilizando para tal uma matéria básica 3 de moldagem. No que se refere à matéria básica de moldagem trata-se de uma maneira já em si bem conhecida de um material de base mineral e de consistência granulosa, que é refractário, como por exemplo areia, integrando ainda um agente aglutinante e eventualmente outros aditivos. Devido à utilização de uma matéria básica de moldagem trata-se no fundo, no que se refere ao molde 1 de fundição, de um molde do tipo "molde perdido". 0 molde 1 de fundição apresenta um primeiro portamoldes exterior 4 e um segundo portamoldes exterior 5. Em relação aos portamoldes 4 e 5 trata-se da delimitação superior e inferior dos moldes 1 de fundição quando estes se encontram dispostos na horizontal. Fica entendido que o molde de fundição pode evidentemente estar também disposto com uma certa inclinação ou então na vertical. Tratando-se uma disposição vertical do molde 1 de fundição, os portamoldes 4, 5 estão igualmente situados do lado de fora, mas nesse caso dispostos do lado direito e do lado esquerdo. As explanações que se seguem referem-se de igual modo a uma disposição do lado direito/lado esquerdo dos portamoldes, 11 se bem que seja representada e descrita unicamente a disposição lado de cima/lado de baixo dos portamoldes. 0 mesmo se aplica de resto às metades 13, 14 de corpo de moldagem, que serão de seguida descritas mais em pormenor. Entre os portamoldes 4, 5 encontra-se um corpo 6 de moldagem, que habitualmente é feito de metal, mas que pelo menos em algumas partes pode também ser constituído por cerâmica. 0 corpo 6 de moldagem assenta pelos seus lados de fora 7, 8 nas superfícies 9, 10 do lado de dentro do portamoldes 4, 5. A superfície interior 11 do corpo 6 de moldagem apresenta um relevo que corresponde pelo menos no essencial ao contorno exterior da peça 2 de fundição. Deste modo a superfície interior 11 do corpo 6 de moldagem forma um pré-molde negativo ou um pré-molde exterior. Sobre a superfície interior 11 do corpo 6 de moldagem encontra-se aplicada pelo menos em algumas partes uma camada 12 da matéria básica 3 de moldagem para formar a cavidade de fundição não identificada mais em pormenor. A espessura de camada varia entre 0 mm e um máximo de 150 mm e pode apresentar qualquer valor intermédio sem que se torne necessário enumerar em especial esses valores.

Se bem que em cada uma das figuras toda a superfície interior do corpo 6 de moldagem esteja revestida de matéria básica 3 de moldagem, deve chamar-se a atenção para o facto de por motivos técnicos de fundição ser em princípio também possível não revestir algumas áreas da superfície do molde. Este assunto será a seguir ainda abordado mais em pormenor. De resto nas formas de realização representadas o facto é que a camada 12 de matéria básica 3 de moldagem pode em parte ser também aplicada directamente na superfície interior 10 do portamoldes inferior 5. Para determinadas peças 2 de fundição este procedimento é evidentemente também possível na área do 12 portamoldes superior 4, se bem que tal não se encontre representado nas figuras.

Como se depreende de cada uma das figuras, o corpo 6 de moldagem apresenta uma primeira metade 13 de corpo de moldagem e uma segunda metade 14 de corpo de moldagem. Nesta configuração a metade superior 13 de corpo de moldagem está fixada no portamoldes superior 4, enquanto que a metade inferior 14 do corpo de moldagem está fixada no portamoldes inferior 5. Quando o molde 1 de fundição estiver fechado as metades 13, 14 do corpo de moldagem assentam sempre uma na outra ao longo da sua zona periférica exterior 15, de modo que o molde 1 de fundição fica fechado ao longo desta zona.

Sobretudo das figuras 11 e 12 depreende-se que o corpo 6 de moldagem comporta uma multiplicidade de segmentos 16 de corpo de moldagem que têm nomeadamente uma estrutura modular. A estrutura modular torna possivel que em caso de necessidade alguns segmentos 16 de corpo de moldagem possam ser complementados ou retirados para conseguir variar a espessura da camada 12, para deste modo atender aos requisitos inerentes a uma solidificação controlada. No presente caso o termo estrutura modular significa também sempre que os segmentos 16 de corpo de moldagem têm uma constituição modular, isto é, os comprimentos, as larguras e/ou as alturas de cada um dos segmentos 16 de corpo de moldagem estão harmonizados entre si no que se refere às suas medidas, o que significa que está prevista uma determinada medida fundamental n e que todas as medidas são um múltiplo inteiro da medida fundamental n. Cada um dos elementos 16 de corpo de moldagem está firmemente ligado com o respectivo portamoldes 4, 5. Caso para a realização de um determinado molde negativo ou de um pré-molde negativo se torne necessário dispor um por cima do 13 outro os elementos 16 de corpo de moldagem, fica entendido que nesse caso os respectivos elementos 16 de corpo de moldagem estão fixados um ao outro, sendo a ligação nomeadamente roscada. De resto podem estar previstos nos lados de fora 7, 8 dos segmentos 16 de corpo de moldagem, bem como nas superfícies 9, 10 do lado de dentro dos portamoldes 4, 5 elementos de guia apropriados, tais como pinos e ranhuras, para assegurar um posicionamento exacto de cada um dos segmentos 16 de corpo de moldagem ou das metades 13, 14 de corpo de moldagem em relação aos portamoldes 4, 5. Devido à estrutura modular do corpo 6 de moldagem torna-se possível, sem problemas, prever correspondentes elementos de guiamento ou de posicionamento nos componentes em questão, elementos esses que encaixam sempre uns nos outros.

Em cada um dos exemplos de realização os segmentos 16 de corpo de moldagem são realizados sob a forma de blocos maciços. A construção maciça conduz a um peso bastante elevado tanto da parte superior 17 da caixa de moldagem, que se compõe do portamoldes superior 4, da metade superior 13 de corpo de moldagem e da camada 3 aplicada, como também da parte inferior 18 da caixa de moldagem, que comporta o portamoldes inferior 5, a metade inferior 14 do corpo de moldagem e a camada 12 nela aplicada. Para determinados casos de aplicação será vantajoso que pelo menos a parte superior da caixa de moldagem tenha um peso bastante elevado. Nos exemplos de realização apresentados o molde 1 de fundição é utilizado para um processo de fundição a baixa pressão. O enchimento do molde 1 de fundição efectua-se pelo lado de baixo e nomeadamente através de uma abertura 19 existente no portamoldes inferior 5, habitualmente designada por entalhe. Devido à construção maciça da metade superior 13 do corpo de moldagem e ao elevado peso próprio daí resultante é 14 possível impedir que a parte superior 17 da caixa de moldagem "flutue" durante a fundição. Torna-se possível prescindir de meios suplementares para fixar a parte superior 17 da caixa de moldagem ou também de ganchos de fixação para o molde 1 de fundição.

Nas figuras não se encontra representado o facto de os segmentos 16 de corpo de moldagem poderem também estar providos do seu lado voltado para o respectivo portamoldes 4, 5 de cavidades, de partes vazadas ou de conformações similares para deste modo poupar peso. Em virtude disso torna-se possível obter uma poupança de peso, desde que - consoante o processo de fundição ou a aplicação em vista - tal for desejado ou necessário.

Na forma de realização representada nas figuras 3 e 4 o caso é que na superfície 11 do lado de dentro do corpo 6 de moldagem, isto é, do lado voltado para a matéria básica 3 de moldagem, estão previstos meios auxiliares 20 de fixação para impedir um desprendimento inadvertido da matéria básica 3 de moldagem em relação ao corpo 6 de moldagem. No que se refere aos meios auxiliares 20 de fixação trata-se por exemplo de saliências do género de varas de ferro, cuja função é impedir o desprendimento da areia de moldar devido à ocorrência de trepidações durante o processo de fundição. Em vez de varas de ferro também é em princípio possível prever meios auxiliares de fixação do género de um relevo da superfície 11 do lado de dentro do corpo 6 de moldagem, para obter uma melhor ligação da matéria básica 3 de moldagem com o corpo 6 de moldagem. O corpo 6 de moldagem propriamente dito ou cada um dos segmentos 16 de corpo de moldagem é de um modo preferido 15 constituído por um material resistente a alta temperatura, como por exemplo a grafite, o carbureto de tungsténio ou o aço. Regra geral torna-se necessário proceder à escolha de um material deste género, uma vez que o corpo 6 de moldagem está sujeito a uma elevada solicitação térmica durante a operação de fundição. Em contrapartida os portamoldes 4, 5 podem ser feitos de um material economicamente mais vantajoso, uma vez que a solicitação térmica a que estes componentes estão sujeitos é regra geral consideravelmente menor.

Nas formas de realização representadas nas figuras 11 e 12 encontra-se fixado tanto no portamoldes superior 4 como também no portamoldes inferior 5 um segmento 21 de arrefecimento. Devido à fixação dos segmentos 21 de arrefecimento directamente nos portamoldes 4, 5 obtém-se um posicionamento exacto destes segmentos, o que, com vista a uma solidificação controlada, especialmente no caso de se tratar de peças fundidas de espessura de parede fina, se reveste de grande importância. Os segmentos 21 de arrefecimento distinguem-se pelo facto de pelo menos em algumas partes dos mesmos não se encontrar aplicada nenhuma camada 12 de matéria básica 3 de moldagem, pelo que aqueles segmentos 21 de arrefecimento permitem dissipar muito rapidamente a energia térmica. Em última análise trata-se, no que se refere aos segmentos 21 de arrefecimento, de segmentos 16 de corpo de moldagem nos quais não se aplicou ou só se aplicou parcialmente matéria básica 3 de moldagem que proporciona um isolamento térmico.

Como se depreende de cada uma das representações, a matéria básica 3 de moldagem encontra-se aplicada com diferentes espessuras de camada no corpo 6 de moldagem ou na superfície 11 do lado de dentro. Nas zonas em que se pretende que o material 16 em fusão permaneça um tempo tão longo quanto possível no estado fluido a espessura de camada é maior, de modo que nesses pontos se obtém o efeito de um isolamento térmico. Nas zonas em que a peça fundida 2 tem muito material e/ou se pretende uma solidificação tão rápida quanto possível a espessura de camada é muito reduzida ou então prescinde-se nestas zonas completamente da matéria básica 3 de moldagem, tal como é o caso das formas de realização de acordo com as figuras 11 e 12 e nomeadamente na área dos segmentos 21 de arrefecimento. Em qualquer dos casos a espessura da camada 12 pode ser ajustada e em virtude disso optimizada, de modo a corresponder aos requisitos de uma solidificação controlada, tomando em consideração a espessura de parede da peça 1 a fundir.

Se bem que tal não se encontre representado em pormenor, a matéria básica 3 de moldagem propriamente dita é aplicada na superfície 11 do lado de dentro do corpo 6 de moldagem por via pneumática e nomeadamente por intermédio de impulsos de ar, isto é, com elevada velocidade e com uma elevada pressão. A matéria básica 3 de moldagem é como por assim dizer projectada sobre o corpo 6 de moldagem. Em consequência disso torna-se possível realizar de maneira exacta e no mais curto período de tempo a espessura de camada pretendida. Com vista a esta aplicação muito rápida da matéria básica 3 de moldagem sobre o corpo 6 de moldagem encontram-se previstos no corpo 6 de moldagem orifícios, não representados, com um diâmetro reduzido, que se destinam a escoar o ar durante a aplicação da matéria básica 3 de moldagem impulsionada por uma corrente de ar. A matéria básica 3 de moldagem é aplicada de maneira inteiramente automática com a espessura de camada pretendida, que habitualmente está situada na gama dos zero a dez centímetros, obtendo-se em virtude do agente aglutinante contido na matéria 17 básica 3 de moldagem uma consolidação muito rápida. Em consequência deste tipo de realização do molde negativo conseguem-se obter tempos de ciclo muito pequenos na produção do molde 1 de fundição, tanto mais que só se torna necessário aplicar uma quantidade muito reduzida de matéria básica 3 de moldagem sobre o corpo 6 de moldagem.

Como se depreende ainda de cada uma das figuras, os portamoldes 4, 5 têm uma configuração em forma de placa, tratando-se de assim chamadas placas de base. Em última análise as placas de base assumem unicamente uma função portadora do corpo 6 de moldagem, que poderá ter um qualquer tamanho, não devendo no entanto sobressair em relação às placas de base. A invenção oferece portanto a possibilidade de utilizar placas de base normalizadas nas quais, consoante a peça fundida a produzir, é possível fixar corpos 6 de moldagem de tamanho maior ou menor. Devido à configuração em forma de placa dos portamoldes 4, 5 estes formam unicamente o remate superior e inferior do molde 1 de fundição. Lateralmente o molde 1 de fundição é delimitado pelo corpo 6 de moldagem ou pelas metades 13, 14 de corpo de moldagem, que assentam uma na outra.

Como já anteriormente se referiu, encontra-se aberto no portamoldes inferior 5 um orifício 19 que permite encher o molde 1 de fundição. Em princípio será também possível prever um correspondente orifício no portamoldes superior 4 ou então lateralmente no corpo 6 de moldagem. 0 posicionamento dos jitos efectua-se tomando em consideração o processo de fundição escolhido em cada caso, podendo para o molde 1 de fundição ser utilizado em princípio, a par do processo de fundição a baixa pressão, também a fundição por acção da força da gravidade e sob pressão, bem como a fundição por vazamento. 18

Em qualquer dos casos será vantajoso prever na zona do jito e/ou na zona de um alimentador do molde 1 de fundição, não representado nas figuras, uma peça de inserção 22 feita de material refractário, tal como se encontra representado na figura 12. A peça de inserção pode ser feita de matéria básica de moldagem ou então também a partir de materiais isolantes que se obtêm vulgarmente no mercado. Nas figuras não se encontra representado o facto de a peça de inserção 22 poder fundamentalmente sobressair também para o lado de fora.

Na forma de realização representada nas figuras 5 e 6 está previsto um arrefecimento na região do orifício 19. No presente caso o arrefecimento apresenta pelo menos um canal 23 de arrefecimento que passa em torno do jito e de preferência o envolve no essencial, canal esse que conduz um agente refrigerante. No presente caso o canal 23 de arrefecimento está situado no portamoldes inferior 5, de modo que se consegue o arrefecimento deste portamoldes e nomeadamente da região do orifício 19. De acordo com o processo o arrefecimento é activado ao aproximar-se o fim da operação de vazamento. 0 efeito de arrefecimento originado é aproveitado para criar uma solidificação controlada ou para ajustar uma solidificação rápida na região do orifício 19. Uma solidificação rápida na região do orifício 19 é necessária para impedir uma saída através do orifício 19 de metal que se encontra ainda no estado fluido, sempre que se pretendam obter tempos de ciclo reduzidos. Para servir de agente refrigerante, que é aduzido através do canal 23 de refrigeração e que de um modo preferido circula em circuito fechado, podem ser utilizados todos os materiais gaseiformes ou líquidos apropriados. 19

No restante deve chamar-se a atenção para o facto de a disposição do arrefecimento na região do orifício 19 ter um significado próprio e independente em termos da presente invenção, sendo portanto independente da realização do corpo 6 de moldagem e da camada 12 de matéria básica 3 de moldagem que foi aplicada.

Nas figuras 7 e 8 encontra-se representado o facto de num dos portamoldes, no presente caso no portamoldes 5 inferior, estarem previstos meios de acoplamento com o dispositivo de vazamento associado. No presente caso trata-se, no que se refere aos meios de acoplamento, de reentrâncias 24 nas quais engatam correspondentes ganchos ou saliências do dispositivo de vazamento quando o molde 1 de fundição estiver posicionado sobre o dispositivo de vazamento. É evidente que em princípio é também possível prever correspondentes reentrâncias adicionais ou então as mesmas só se encontram previstas no portamoldes superior 4.

Nas figuras 9 e 10 encontra-se representado o facto de tanto no portamoldes superior 4 como também no portamoldes inferior 5 estarem previstos meios de guiamento 25, 26 para poder mover e posicionar de maneira simples os portamoldes 4, 5. No exemplo de realização apresentado trata-se, no que se refere aos meios de guiamento 25, de uma saliência alongada que se projecta lateralmente a partir do portamoldes inferior 5, enquanto que em relação aos meios de guiamento 2 6 se trata de uma multiplicidade de peças de guiamento que se projectam lateralmente a partir do portamoldes. 0 processo de acordo com a invenção decorre então de uma forma tal que após o vazamento de uma peça fundida 2 esta continua a permanecer dentro do molde 1 de fundição até o agente 20 aglutinante da matéria básica 3 de moldagem ter completamente ardido, só restando a par da matéria de moldagem ou das partículas de matéria de moldagem resíduos de combustão do agente aglutinante, que não produzem no entanto qualquer ligação firme entre cada uma das partículas de matéria de moldagem. Para assegurar uma tal combustão ou conversão térmica do agente aglutinante a temperatura durante ou após a operação de vazamento deverá ser em cada ponto do contorno interior do molde de fundição, que está provido de matéria básica de moldagem, de pelo menos 350 °C, de um modo preferido no entanto de aproximadamente 400 °C.

Depois de retirar a peça 2 de fundição vazada a matéria básica 3 de moldagem proveniente do molde 1 de fundição é encaminhada para um estágio de condicionamento no qual a matéria de moldagem é separada dos resíduos de combustão do agente aglutinante, tratando-se no essencial de partículas de pó, operação que de um modo preferido se efectua por separação pneumática e/ou por crivagem. Já não é necessário proceder a um tratamento térmico e/ou a uma fragmentação. Seguidamente é possível adicionar de novo à matéria para moldagem já preparada novo agente aglutinante para voltar a produzir matéria básica 3 de moldagem. A confecçâo de um novo molde 1 de fundição efectua-se então por forma a que antes de mais se colocam sobre cada portamoldes 4, 5 os segmentos 16 de corpo de moldagem, segmentos esses que serão exactamente posicionados com o auxílio de meios adequados de posicionamento ou de encaixe perfeito. Seguidamente os segmentos 16 de corpo de moldagem são firmemente ligados ao respectivo portamoldes 4, 5. Seguidamente a matéria básica 3 de moldagem é aplicada por via pneumática mediante impulsos de ar 21 na dependência da espessura de parede necessária, para obter a espessura de camada requerida para a peça fundida a produzir. Pela adição de um catalizador adequado obtém-se então uma reacção química do agente aglutinante, de modo que a matéria básica de moldagem faz presa depois de ter sido aplicada no corpo de moldagem. 0 catalizador é aduzido pela aplicação de gás. 0 cálculo da espessura de camada necessária para obter uma solidificação controlada está a cargo do técnico da especialidade que usará os seus conhecimentos específicos, tomando por base os parâmetros atrás referidos. Em princípio poderá afirmar-se a esse respeito que nas zonas em que se pretende que a solidificação se efectue tão tarde quanto possível será escolhida uma grande espessura de camada, enquanto que nas zonas nas quais se pretende que o material fundido solidifique rapidamente deve estar presente uma espessura de camada muito reduzida ou então nenhuma camada. Nos casos em que o material fundido entra directamente em contacto com os segmentos 21 de arrefecimento ou com os segmentos 16 de corpo de moldagem obtém-se em última análise uma combinação de um molde metálico permanente com um molde perdido. Após a aplicação da camada 12 as metades 13, 14 de corpo de moldagem são colocadas uma por cima da outra, de modo a que o molde 1 de fundição fique fechado, podendo então ser introduzido o material em fusão. 0 processo de acordo com a invenção presta-se nomeadamente à produção de componentes para carroçarias de aço de uma estrutura de chassis para viaturas automóveis, tendo o componente para carroçarias a configuração de uma peça de aço fundido de espessura de parede reduzida. Pela utilização de aço inoxidável para servir de material de fundição é possível obter valores especialmente elevados da resistência. Fundamentalmente podem ser utilizados diversos tipos de aço inoxidável. De um 22 modo preferido utiliza-se um aço inoxidável com uma resistência de pelo menos 400 MPa e um alongamento de rotura de cerca de 25%. Pode ser utilizado por exemplo um aço inoxidável que a par de ferro contém ainda 0,1% a 0,3%, nomeadamente cerca de 0,2% de carbono, 3% a 7%, nomeadamente cerca de 5% de manganês, 0,2% a 0,6%, nomeadamente cerca de 0,4% de silício, 15% a 26%, nomeadamente cerca de 21% de crómio, 0,5% a 1,7%, nomeadamente cerca de 1,1% de níquel, 0,3% a 0,7%, nomeadamente cerca de 0,5% de cobre e 0,08% a 0,18%, de um modo preferido no entanto 0,13% de azoto.

Lisboa, 23 de Fevereiro de 2007 23

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo de fundição destinado ao fabrico de uma peça (2) de fundição, nomeadamente de um componente de aço fundido de parede fina, utilizando para tal um molde (1) de fundição, em que se prevê uma matéria básica (3) de moldagem comportando matéria de moldagem e agente aglutinante, que é aplicada numa camada fina pelo menos em algumas secções da estrutura da superfície interior do molde (1) de fundição para formar a cavidade de fundição, sendo a matéria de moldagem consolidada antes da operação de fundição por acção do agente aglutinante e sendo o agente aglutinante convertido termicamente durante a fundição, ao que são anuladas as ligações entre as partículas de matéria de moldagem, caracterizado por a peça (2) de fundição solidificar durante um primeiro tempo de permanência no molde (1) de fundição e por a peça (2) de fundição continuar após a solidificação durante um segundo tempo de permanência adicional no interior do molde (1) de fundição, por o segundo tempo de permanência adicional constituir mais outro ciclo de fundição do processo de fundição e por a duração do segundo tempo suplementar de permanência ser ajustado de tal maneira que o prolongamento do tempo de permanência da peça (2) de fundição no molde (1) de fundição consegue assegurar a conversão térmica de todo o agente aglutinante.
2. 2. Processo de fundição de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tempo de permanência, por um lado, e a espessura de camada da matéria básica (3) de moldagem, por outro lado, serem escolhidos em função da espessura de parede da peça (2) de fundição a vazar e/ou em função do 1 comportamento em termos de solidificação do material fundido que é introduzido no molde (1) de fundição.
3. 3. Processo de fundição de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a matéria básica (3) de moldagem ser recondicionada após a fundição e por o recondicionamento se limitar a separar a matéria de moldagem dos resíduos resultantes da combustão do agente aglutinante, sem que se tornem necessários uma fase de fragmentação e/ou um tratamento térmico.
4. 4. Processo de fundição de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o recondicionamento da matéria básica (3) de moldagem após a fundição se efectuar por meio de uma separação pneumática e/ou de uma crivagem.
5. 5. Processo de fundição de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a matéria básica (3) de moldagem ser aplicada na estrutura da superfície interior do corpo (6) de moldagem por via pneumática, mediante impulsos de ar, e por, de um modo preferido, a matéria básica (3) de moldagem fazer presa por via química durante e/ou após a sua aplicação no corpo (6) de moldagem, e isto de um modo preferido pela aplicação de gás contendo um catalizador. Lisboa, 23 de Fevereiro de 2007 2