PT92353A - Processo de moldacao com espuma perdida e sob pressao de pecas metalicas - Google Patents

Description

«PROCESSO DE MOLDAÇÃO COM ESPUMA PERDIDA E SOB PRES SÃO DE PEÇAS METÁLICAS" A presente invenção diz respeito a um processo de xnoldação com espuma perdida e sob pressão de peças metálicas , em particular peças de alumínio e suas ligas.

Os técnicos da especialidade, principalmente devido á patente de invenção norte-americana No. 3 157 924, sabem utilizar para a inoldação modelos de espuma de poliestireno mergulhados num molde constituído por areia seca que não contém nenhum agente de ligação. Nesse processo, o metal a moldar, que foi previamente fundido, é conduzido por intermédio de canais que atravessam a areia em contacto com o modelo e substitui este a pouco e pouco, queimando-o e transformando-o em vapores que se libertam por entre os grãos de areia.

Esta técnica mostrou ter interesse em escala industrial, porque evita a fabricação prévia, por meio de compactação e aglomeração de materiais refractários pulverulentos, de moldes rígidos associados de maneira mais ou menos complicada a núcleos por intermédio de canais, e permite uma recuperação fácil das peças moldadas a uma re- ciclagem fácil dos materiais de moldação.

Ho entanto, esta técnica é prejudicada por dois factores: - a relativa lentidão da solidificação, que facilita a formação de picadas de passagem de gás - a relativa fraqueza dos gradientes térmicos, a qual pode causar uma microrrecompres-são se o traçado da peça dificultar a eliminação de rebarbas.

Foi com o objectivo de evitar esses inconvenientes que a requerente elaborou um processo de moldação com espuma perdida, objecto do pedido de patente de invenção publicado em França com o Ho. 2 606 688.

Este pedido indica que, depois de se ter cheio o molde com o metal fundido, quer dizer quando o molde foi completamente destruído pelo metal, se evacuaram os vapores emitidos pela espuma, e, de preferencia' jsq-ini ciar a solidificação do metal, exerce-se sobre o conjunto do molde e do metal uma pressão gasosa isostática. Esta pressão é aplicada com valores crescentes com o tempo, a fim de evitar o fenômeno de impregnação e de maneira que o valor máximo seja atingido em menos de 15· segundos.

Hestas condições, as peças moldadas obtidas têm uma compacidade maior que se traduz por uma melhoria das caracteristicas mecânicas, designadamente no que diz respeito á resistência.

Ho entanto, a requerente pensou, neste pe-

dido, que era preferível utilizar uma pressão máxima compreendida entre 0,5 e 1,5 MPa e era supérfluo ultrapassar este último limite.

De facto, a requerente apercebeu-se, depois de estudos mais aprofundados, de que se se aumentasse a pressão, se melhorariam não apenas as características mecânicas tais como a resistência á ruptura Rm, o limite elástico LE e o alongamento A, mas também a resistência á fadiga F.

Daqui resultou a presente invenção, que consiste num processo de moldação de peças metálicas, com espuma perdida e sob pressão, designadamente de alumínio e suas ligas, de acordo com o qual se mergulha um modelo da * — · Y* · peça a moldar feito de espuma orgânica num molde cujas paredes estão delimitadas por um banho de areia seca que não contém nenhum agente de ligação, se enche o molde com o metal no estado líquido que substitui a espuma e solidifica a pouco e pouco, e se aplica uma pressão gasosa isostática crescente simultaneamente sobre o molde e o metal, o mais tardar no fim do enchimento, caracterizado por a pressão exercida aumentar até um valor compreendido entre 1,5 e 10 MPa.

Assim, a invenção consiste em aplicar pressões compreendidas entre 1,5 e 10 MPa, e preferivelmente entre 5 e 10 MPa.

Como no pedido de patente de invenção francesa No. 2 606 688, a colocação sob pressão pode ser efec-tuada num caixotão estanque no qual se coloca o molde, estando o referido caixotão equipado com uma ou mais tubula- duras distribuídas convenientemente sobre a sua parede e ligadas a uma fonte de gás sob pressão.

Na gama de pressão escolhida, a requerente observou que os fenômenos que se produziam durante a colocação sob pressão eram completamente diferentes dos da técnica anterior.

De facto, entre 0,5 e 1,5 MPa, a pressão serve principalmente para acelarar o escoamento do metal líquido entre as denôrites do metal em curso de solidificação e o efeito interrompe-se quando a rede sólida atinge um certo desenvolvimento. B assim, em particular, que estas baixas pressões permitem á rebarba de fundição actuar com eficácia para evitar o fenômeno de reacumulação, devido á contracção do metal em curso de solidificação.

Em contrapartida, sob pressões superiores arl#5 MPa e designadamente acima de MPa, o efeito de escoamento do metal líquido, que se mantêm preponderante no início da solidificação, substitui a pouco e pouco um efeito de deformação a quente da rede de metal já solidificado, fenômeno que se toma dominante, e, finalmente, exclusivo, quando a proporção de solidificação atinge valores próximos de 50 a 70% conforme o tipo de liga vazada. A aplicação de pressões elevadas realiza assim uma espécie de forjadura isostática que se aplica á totalidade da superfície da peça moldada. A figura 1 anexa é uma micrografia de uma liga A-S7G03 moldada de acordo com a invenção sob uma pressão de 7 MPa, em seguida tratada termicamente. Esta micro-grafia revela a deformação plástica imposta á rede dendrí- tica e que tem o efeito de preencher as porosidades, e ilustra bem o efeito de forjadura ao qual o metal ê submetido no processo.

Hestas condições, verifica-se que as carac-tèristicas mecânicas das peças melhoram de maneira notável, e, em particular, a resistência â fadiga. Pressões superiores a 10 MPa apenas proporcionam aperfeiçoamentos que quase não se notam.

Esta nova gama de pressão aplica-se de preferência antes de a quantidade de metal solidificado atingir 40% em peso de maneira a poder actuar sobre o escoamento líquido.

De preferência também, procura-se que a pressão máxima aplicada seja atingida antes de a quantidade de metal solidificado exceder 90%, para se poder aproveitar em cheio o efeito de deformação.

Tal como no pedido de patente de invenção francesa 2ío. 2 606 688, ê preferível que a aplicação da pressão seja efectuada por acréscimo progressivo, designa-damente no início da solidificação, para evitar a "abebe-ração”, fenômeno que resulta de um desequilíbrio transitório entre a pressão exercida directamente sobre o metal e a pressão exercida sobre o metal por intermédio do banho de areia. De facto, o banho provoca uma perda de carga relativamente importante na transmissão da pressão e daí resulta, ao nível do metal em contacto com a areia, uma tendência desta pressão para expulsar o metal através dos grãos de areia e para provocar uma deformação da peça moldada. A invenção pode ser descrita com o exemplo - 6 - de aplicação seguinte:

Moldaram-se corpos ocos cilíndricos com o diâmetro exterior de 45 mm, espessura de parede 4 mm, que compreendem nervuras adjacentes e protuberâncias de 20 x 20 x 80 mm, de acordo com o processo anterior e com o processo da presente invenção, isto é aplicou-se no interior do recinto que contém o molde e imediatamente antes do início da solidificação, uma pressão de gás isostática- que corresponde respectivamente á pressão atmosférica, a 1 MPa, a 6 MPa e a 10 MPa.

Estes corpos realizaram-se a partir de dois tipos de ligas com características mecânicas importantes: - A-S7S03 com composição em peso % Fe 0,20;

Si 6,5-7,5; CuO, 10; ZnÒ, 10; MgO 0,25-0,40 MnO, 10; Ni 0,05; Pb 0,05; Sn 0,05; Ti 0,05 -0,20; restante Al; - A-U5GT com a composição: Fe 0,35; Si 0,20; Cu 4,20 - 5,00; Zn 0,10; Mg 0,15 - 0,35;

Mn 0,10; Ni 0,05; Pb 0,05; Sn 0,05;

Ti 0,05 - 0,30; restante Al.

As experiências mecânicas efectuadas com os referidos corpos depois de tratamentos térmicos normalizados Y23 para o A-S7G03 e Y24 para a A-U5GT permitiram medir as características seguintes em função das pressões aplicadas.

- na A-S7G03, o índice de qualidade Q em MPa que corresponde à fórmula Q = R + 150 log A "'C- na qual R é a resistência em MPa e A o alongamento em % simultaneamente nas zonas espessas e delgadas das peças. - na A-U5GT, os limites elásticos LE em MPa, i a resistência R em MPa e o alongamento A em %, também simultaneamente nas zonas espessas e delgadas.

Além disso, para cada uma das ligas e cada uma das pressões aplicadas, mediu-se a resistência á fadiga F em MPa a partir de experiências de flexão rotativa sobre uma amostra acabada á máquina a 10 ciclos de acordo com o processo de escadaria. P é válido simultaneamente para as zonas espessas e delgadas, porque não depende da velocidade de solidificação mas sim da porosidade, e, por conseguinte, da pressão aplicada.

Os resultados estão inscritos no quadro que se segue

QUADRO

tf 06 120 130 140 β «} c*~ r-í LA co Td rH iH rH β b0 iH «- LA la o o φ tf LA O iH CM t5 CA ' 03 β O O o O o tf VO VD VO vo C<1 tf <M CM CM CM E-l C5 ia !=> d «{ co CO CM LA 1 0} iH rH d 0) A β o LA o o Φ tf H- VO o CM CA <n cd β o la o o o tf tf CA LA VO tf CM CM CM CM o la IA O tf vo 00 o iH ca td * cd cd β w cy in o o o O H OJ CM vo CA ca N d) CA O P Cd C~~ CO cd 1 m <*! cd m O la o O β o o· H- CA iH O A CM CA 'd- 'd- N 0} φ tf tf |Q tf O O o o ca ca ca ca cd o o o o o tcd ή icd ccd laJ O» β ' o o» o cd vcu cd cd cd O <H o o o ρ ca •H •H P «N o «H «H P P S •H •H •H Qj 1½ p rd cd d cd pj •H cd P A P Ph •H 9 fH H g H g rH o O O o o CO A CO i—4 CO LA co H ca cd ad P Td Φ S ca cd o P • P β ca 60 P P β d Φ β P O cd 'β β cd β o Ο •Η ca β β S ca β β •Η d Ο o β P <Φ Ρ Φ Φ Ά Ρ β β φ p β β O β x! rH J§ Φ S φ Ρ β β £3 φ 3 â β φ Ά ca β 1 β β 60 > ρ β β φ φ ca Td tf O φ

Claims (4)

1. Reivindicações 1. - Processo de moldação com espuma perdida e sob pressão de peças metálicas, designadamente peças de alumínio e suas ligas, de acordo com o qual se mergulha um modelo de espuma orgânica da peça a moldar num molde cujas paredes estão delimitadas por um banho de areia seca que não contêm nenhum agente de ligação, se enche o molde com o metal no estado líquido, que substitui a espuma e se solidifica a pouco e pouco, e se aplica uma pressão gasosa isostáti-ca crescente simultaneamente no molde e no metal o mais depressa possível depois do enchimento, caracterizado por a pressão exercida se elevar até um valor compreendido entre 1,5 e 10 MPa.
2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pressão exercida atingir um valor compreendido entre 5 e 10 MPa.
3. 3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pressão ser aplicada o mais tardar quando a quantidade de metal solidificado atinge 40% em peso.
4. 4. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pressão máxima ser atingida antes de a quantidade de metal solidificado exceder 90% em peso. O Agente Oficial da Propriedade Industrial