BRPI0900968A2 - processo de fundição de componente fundido e componente fundido - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE FUNDIçãO DE COMPONENTE FUNDIDO E COMPONENTE FUNDIDO. A presente invenção refere-se a um processo de fundição componente fundido no qual, através da inversão da placa modelo, da consequente alteração das cavidades para formação da peça e colocação dos machos e da diferente concepção dos machos, promove benefícios em relação ao processo já existente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para "PROCESSODE FUNDIÇÃO DE COMPONENTE FUNDIDO E COMPONENTE FUNDIDO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um processo de fundição de umcomponente fundido e a um modelo de fundição para o dito processo defundição que, através da inversão da placa modelo, da conseqüente altera-ção das cavidades para formação da peça e colocação dos machos e dadiferente concepção dos machos, promove benefícios em relação ao pro-cesso já existente.

Descrição do Estado da Técnica

A indústria metal-mecânica caracteriza-se pela fabricação degrandes e complexas máquinas e seus componentes. Tais equipamentosrequerem peças e estruturas que suportem as mais diversas solicitaçõesmecânicas, e a solução mais eficaz para fabricação destas peças e equipa-mentos é o processo de fundição.

Por se tratar de um processo onde se consegue excelente ho-mogeneidade aliada a alta produtividade, é possível fabricar através de fun-dição, peças para as mais diversas aplicações e configurações, desde asmais simples, como por exemplo torneiras, até peças de maior complexidadedimensional e geométrica, como por exemplo blocos de motor e carcaças decaixas de transmissão.

Para melhor ilustrar o processo de fundição do estado da técni-ca, será descrito o processo do componente fundido. Normalmente, estapeça é constituída em metal e fabricada a partir de um processo de fundiçãoque, embora possa apresentar as mais diversas variações em suas etapas,compreende os seguintes passos básicos e muito conhecidos do estado datécnica, valendo, por isso, apenas tecer alguns comentários gerais, que se-rão mais bem explorados na descrição detalhada, quando as etapas estarãodescritas de maneira direcionada para o objeto da presente invenção:

(i) Confecção do modelo de fundição;

Nesta etapa, é construído sobre as faces de uma placa, um modelo bi-partido com formato aproximado da peça a ser fundida, devendo este prevera contração do material, devido ao esfriamento do metal, após vazamento dometal fundido.

(ii) Confecção dos moldes;

Depois de confeccionada a placa do modelo bi-partido de fundi-ção a mesma, é disposta uma por vez em caixas de moldagem. Um materialrefratário, normalmente composto por areia e aglomerante é moldado sobrecada face da placa que, depois de retirada das caixas de moldagem formadois moldes, um para cada metade.

Nesta etapa, são formados os canais de alimentação, atravésdos quais o material líquido escoará para a cavidade total do molde, e sãofeitos furos na caixa para facilitar a saída dos gases gerados no vazamentodo metal líquido.

(iii) Confecção dos machos;

Machos são dispositivos feitos de areia com a finalidade de formar vaziosinternos, paredes, cavidades, furos e reentrâncias na peça.

(iv) Colocação dos machos no molde;

Depois de fabricados, os machos devem ser dispostos sobre os moldes deforma que, quando do vazamento do material de fundição (próxima etapa),cavidades sejam geradas na peça final.

(v) Fechamento das caixas de moldagem;

Os moldes, gerados na etapa (ii) e após a etapa (iv), são colocados face aface formando a cavidade total gerada pela inserção da peça na caixa demolde. A fim de evitar a abertura e a conseqüente perda da peça e de mate-rial fundido na etapa seguinte (vi), as caixas de moldagem recebem gramposlaterais.

(vi) Vazamento do material fundido;

Neste ponto, o material fundido, normalmente uma liga metálica, é vazadopor canais de alimentação que conduzem o material fundido até a cavidadedo molde de maneira a preenchê-la.

(vii) Desmoldagem;

Após um determinado período de tempo para que a peça arrefe-ça e solidifique dentro do molde, procede-se à sua remoção manualmenteou por processos mecânicos.

(viii) Acabamento;

Após a retirada da peça do molde é necessário remover o canal de alimen-tação e as rebarbas que se formam durante o processo de fundição além deretirar também eventuais incrustações da areia utilizada na confecção domolde, sendo que esta etapa pode, ainda, compreender tratamentos térmi-cos específicos para o metal constituinte da peça obtida por este processo.

Com relação a processos de fundição específicos para a confec-ção do componente fundido, o estado da técnica apresenta um processo defundição que compreende as etapas supra citadas com as seguintes particu-laridades:

um modelo bi-partido de placa de fundição definido como 10 mo-delo tampa e 1o modelo fundo, onde o modelo tampa caracteriza-se por uma1 - porção central, 1-e2? paredes laterais, uma 3ã porção lateral e uma A-porção lateral e 1 ° modelo fundo contendo uma 2- porção central rebaixada,1 - e 2- paredes laterais, uma 35 porção lateral e uma 4- porção lateral.

Tomando como exemplo o processo para fabricação de umacarcaça de uma caixa de transmissão, este processo descreve um modelotampa caracterizado por:

uma 2- porção central rebaixada de formato retangular com 5oum elemento de formação de cavidade central, quatro ressaltos nas extremi-dades e uma 1- rampa com declive para a 8ã porção lateral do modelo comfuro bordeado central;

por 5- e 6ã porções laterais, simétricas e opostas entre si, com 2°arco côncavo bordeado e 6o e 7° elementos formadores de cavidade, um 1oarco convexo e uma Ii seção curva superior;

por uma 7- porção lateral contendo um 8o elemento formador decavidade, uma 2- seção tubular superior, sendo que esta seção se prolongaaté encontrar a 1- seção curva superior dispostos na 5ê e na 6ã porções la-terais;

por uma 8ã porção lateral, com ressalto triangular em uma ex-tremidade, uma parte retangular no centro e na outra extremidade uma partejá citada, na descrição da 2- porção central rebaixada, com uma 1§ rampacom furo bordeado central.

O processo descreve ainda um 1 ° modelo fundo com as seguin-tes características:

uma 1- porção central, de formato retangular, com um 1o ele-mento de formação de cavidade central bordeado, solidária com a 3ã e 4ãporções laterais na parte menor da 1ã porção central e com ressaltos nasquinas;

por 1â e 2- paredes laterais simétricas, com um 1o arco côncavobordeado e 2° elemento de formação de cavidade em uma extremidade infe-rior e com um 3o elemento de formação de cavidade de formato retangularna extremidade oposta à citada anteriormente;

por uma 3ê porção lateral, com um 4o elemento formador de ca-vidade e uma 1â parte superior rebaixado, e ainda por uma A- porção lateralcom rebaixos na região central.

O referido processo compreende ainda os machos de fundição1° tarugo e 1o apoio lateral e 2° apoio lateral para o 1° tarugo, que são dis-postos nesta ordem no 1 ° molde tampa; os machos 1 ° central fundo; 1 ° cen-trai tampa, disposto sobre o 1o macho central fundo; 1° macho da terceiraporção lateral, disposto diante do 1o macho central fundo; e 1ã cavidade late-ral e 2- cavidade lateral colocados entre o 1o macho frontal e os moldes 1ocentral tampa e 1o central fundo; dispostos nesta ordem no 1o molde fundo.

O processo descrito acima, muito embora pareça vantajoso, exi-ge um cuidado muito grande no processo de moldagem e colocação dosmachos compreendidos no 1 ° molde fundo, pois na cavidade negativa cen-tral observa-se que, quando da colocação do 1o macho central fundo, pode-rá ocorrer um esbarramento do pino do macho com a cavidade formada nomolde, causando perda de areia na-parede do furo, e o conseqüente acúmu-lo de areia sob o macho, que poderá ocasionar uma descentralização dosmachos e a conseqüente necessidade de retrabalho.

Ademais, além do problema citado anteriormente, poderá aindaocorrer um desencontro do 1o macho central tampa com o 1o molde tampa,que ocasionará, além do esbarramento na cavidade negativa, um outro de-sencontro, o dos machos 1o central fundo e 1o central tampa, sendo que es-tes problemas poderão comprometer o fechamento do molde e a sanidadeda peça.

Além disso, como os machos são, na maioria dos processos defundição, dispostos sobre o molde por encaixe simples, um sem número dedesvantagens e problemas podem ser encontrados na peça depois de fundi-da. Um exemplo destes problemas é o caso de um ou mais machos se des-locarem quando o material de fundição é vazado através do molde, forman-do rebarbas, ocasionando desencontros, quando, por exemplo, a areia domacho erodida ou desaglomerada entra em contato com o material fundidoficando estas partículas de areia incorporadas à peça vazada, contaminan-do-a.

Assim, observa-se que ainda não foi desenvolvido um processode fundição e/ou, ainda, um modelo de fundição que reduzam efetivamenteo número de machos sem alterar drasticamente o processo ou a estruturadas etapas envolvidas, isto é, sem que seja necessária uma interferênciamuito grande para alterar os padrões de processos de fundição. Ainda, nãose observa um processo de fundição e/ou um modelo de fundição, que pro-porcionem além da simplicidade já referida, uma substancial melhora no a-cabamento do componente fundido, eliminando grande parte do trabalhoempregado nesta etapa.

O processo de fundição da presente invenção descreve, além dasolução para os problemas acima descritos, uma significativa redução derebarbas, melhora da sanidade interna do fundido, melhor aspecto superfici-al e melhoria das condições dimensionais.

Objetivos da Invenção

É, portanto, um primeiro objetivo desta invenção prover um pro-cesso de fundição que através da diferente concepção dos modelos tampa efundo e ainda da configuração diferenciada dos modelos de fundição, reduzao número de machos, visando à obtenção de um componente fundido commenor desencontro, menos rebarbas, menos inclusões, redução substancialdos trabalhos de acabamento, melhor estabilidade dimensional, além de ummelhor aspecto superficial.

É, ainda, um segundo objetivo desta invenção prover um modelode fundição para ser utilizado em um processo de fundição, visando outorgaras mesmas vantagens descritas no parágrafo anterior.

Por fim, é um terceiro objetivo desta invenção prover um compo-nente fundido, dotado de melhor acabamento superficial e fabricado atravésdo processo de fundição almejado pelo primeiro objetivo desta invenção.

Breve Descrição da Invenção

A presente invenção se refere a um processo de fundição decomponente fundido, compreendendo as seguintes etapas:

etapa (i) Confecção de pelo menos um modelo, compreenden-do a fabricação de um modelo bi-partido de fundição de formato substanci-almente análogo ao de um componente fundido, prevendo a contração domaterial após vazamento da liga metálica;

etapa (ii) Confecção de pelo menos dois moldes, compreen-dendo a inserção dos modelos de fundição em caixas de moldagem e a pos-terior retirada destes modelos de fundição das ditas caixas de moldagem,após o preenchimento com areia de moldação e sua compactação;

etapa (iii) Confecção de machos do componente fundido, com-preendendo a fabricação dos machos:

de um 2° central tampa;

de um 2° central fundo;

de um 2° da 15§ porção lateral;

de um 2° tarugo;

etapa (iv) Colocação dos machos no molde, compreendendo oposicionamento dos machos fabricados na etapa (iii) sobre o molde fundo,sendo que:

o 2° macho tarugo é disposto no molde;

o 2° macho central fundo é disposto no molde;

o 2° macho central tampa é disposto sobre o 2o central fundo;o 2° macho da 15ã porção lateral é disposto à frente do 2o macho tarugo ;

etapa (v) Fechamento das caixas de moldagem fundo e tampa,compreendendo a colocação face a face dos moldes, gerados na etapa (ii) eapós a etapa (iv), formando a cavidade total gerada pela inserção da peçana caixa de molde, as caixas de moldagem recebem ainda grampos lateraisa fim de evitar sua abertura na etapa seguinte (vi);

etapa (vi) vazamento de material fundido, compreendendo oenchimento do molde dotado dos machos colocados na etapa (iv) e após aetapa (v) com material fundido;

etapa (vii) desmoldagem, compreendendo a retirada da peçavazada, arrefecida e solidificada pelo vazamento de material fundido da eta-pa (vi).

A presente invenção se refere ainda ao fato de que na etapa (ii).o 2° modelo fundo é fabricado de maneira a suprimir os machos, 15 cavidadelateral e 2- cavidade lateral, os machos, 1o apoio lateral e 2° apoio lateralpara o 2° tarugo e ainda alterar a configuração do 2° macho central tampa,do 2° macho central fundo e do 1 ° macho da terceira porção lateral.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descri-to com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. Asfiguras mostram:

figura 1 - Um fluxograma ilustrando as etapas do processo defundição;

figura 2A - uma vista em perspectiva do modelo fundo do estadoda técnica;

figura 2B - uma vista em perspectiva do modelo tampa do esta-do da técnica;

figura 3 - uma vista em perspectiva dos machos do estado datécnica;

figura 4 - uma vista superior do molde tampa com posiciona-mento dos machos do estado da técnica;

figura 5 - uma vista superior do molde fundo com posicionamen-to dos machos do estado da técnica;

figura 6A - uma vista em perspectiva do modelo tampa da pre-sente invenção;

figura 6B - uma vista em perspectiva do modelo fundo da pre-sente invenção;

figura 7 - uma vista em perspectiva dos machos de presenteinvenção;

figura 8 - uma vista superior do molde fundo com posicionamen-to dos machos da presente invenção;

figura 9 - uma vista em perspectiva de uma primeira fase no po-sicionamento dos machos no molde;

figura 10 - uma vista em perspectiva de uma segunda fase noposicionamento dos machos no molde;

figura 11 - uma vista em perspectiva de uma terceira fase noposicionamento dos machos no molde.

Descrição Detalhada das Figuras

1) Processo de Fundição

Inicialmente, cabe notar que o processo de fundição da presenteinvenção compreende as mesmas etapas que os processos do estado dátécnica, o que, como poderá ser visto, é um fato vantajoso, pois não é ne-cessário alterar as principais características do processo para obter os bene-fícios trazidos pelo processo da presente invenção.

As etapas do processo estão ilustradas na figura 1, sendo, a se-guir comentadas detalhadamente.

(i) - Confecção do modelo

Esta etapa compreende a fabricação de um modelo de fundiçãode formato que definirá o formato do componente fundido, prevendo a con-tração do material, após o vazamento da liga fundida. Este modelo de fundi-ção pode ser feito de qualquer material, como preferencialmente, metais,madeira, polímeros ou ainda uma mescla destes materiais. É válido ressaltarque o modelo de fundição, em qualquer de suas possíveis concretizações,possui dimensões ligeiramente maiores que o do componente fundido de-pois de pronto, em virtude da contração do metal que preencherá o moldealimentado a quente, formando a peça.

O modelo de fundição 1 do estado da técnica (ilustrado nas figu-ras 2A e 2B) é bi-partido, isto é, compreende dois modelos, o modelo fundo1'1 e o modelo tampa 1'2, sendo cada um deles correspondente a uma me-tade do componente fundido.

O modelo de fundição 1 do estado da técnica, conforme ilustradona figura 2A compreende basicamente, para o modelo fundo 1Ί, uma pri-meira porção lateral 3 associada através de uma primeira porção central 4 auma segunda porção lateral 5, sendo que ambas porções laterais 3, 5 sãosimétricas e paralelas entre si, e ainda uma terceira porção lateral 6 e umaquarta porção lateral 7. A primeira porção central 4, por sua vez, compreen-de: um primeiro furo central bordeado 41 do interior do qual se projeta, umprimeiro elemento formador de cavidade 42 e ressaltos nas quinas 43, 44,45, 46. As porções laterais 3 e 5 compreendem: um primeiro arco côncavobordeado 31 do interior dos quais se projetam um segundo elemento forma-dor de cavidade 32, e um terceiro elemento formador de cavidade 33. A ter-ceira porção lateral 6 compreende um quarto elemento formador de cavida-de 61 e uma primeira parte superior rebaixada 62.

Já o modelo tampa 1 '2, do modelo de fundição 1 do estado datécnica, conforme ilustrado na figura 2B, compreende uma primeira porçãolateral 8, associada através de uma segunda porção central rebaixada 9 auma terceira porção lateral 10, sendo que ambas porções laterais são simé-tricas e paralelas entre si, e ainda uma quarta porção lateral 11 e uma quintaporção lateral 12. A segunda porção central rebaixada 9, compreende: umprimeiro furo central rebaixado 91 do interior do qual se projeta um quintoelemento formador de cavidade 92, ressaltos 93, 94, 95, uma primeira rampacom furo bordeado 96 e ainda uma primeira seção tubular elevada 97. Asporções laterais 8 e 10, compreendem: um primeiro arco côncavo bordeado81 do interior dos quais se projeta um sexto elemento formador de cavidade82, um sétimo elemento formador de cavidade 83, um primeiro arco convexosuperior 84 e ainda uma primeira seção curva superior 85, de extremidadeoposta ao primeiro arco convexo superior 84.

A quarta porção lateral 11 do modelo tampa 1'2 compreende umoitavo elemento formador de cavidade 111 e uma segunda seção tubularsuperior 112. Já a quinta porção lateral 12, possui uma primeira rampa comfuro bordeado 96.

O modelo de fundição 2 da presente invenção também é bi-partido, isto é, também compreende dois modelos, um modelo tampa 2Ί eum modelo fundo 2'2, sendo cada um deles correspondente a uma metadedo componente fundido. Entretanto, este fato não é Iimitante ao escopo deproteção da presente invenção.

O modelo de fundição 2 da presente invenção compreende basi-camente, para o modelo tampa 2Ί, uma primeira porção lateral 13 associa-da através de uma porção central 14 a uma segunda porção lateral 15, sen-do que ambas porções laterais 13,15 são simétricas e paralelas entre si, eainda uma terceira porção lateral 16 e uma quarta porção lateral 17. A por-ção central 14, por sua vez, compreende: um furo central rebaixado 141 eressaltos nas quinas 142, 143, 144, 145. As porções laterais 13 e 15 com-preendem: um arco côncavo bordeado 131 dos quais se projetam um primei-ro elemento formador de cavidade 132 e furos retangulares 133. A terceiraporção lateral 16 compreende uma porção central rebaixada 161, um segun-do elemento formador de cavidade 162, um terceiro elemento formador decavidade 163 e ainda uma porção superior 164.

Já o modelo fundo 2'2 compreende, conforme ilustrado na figura6B, uma primeira porção lateral 18, associada através de uma porção centralrebaixada 19 a uma segunda porção lateral 20, sendo que ambas porçõeslaterais 18 e 20 são simétricas e paralelas entre si, e ainda uma terceira por-ção lateral 21 e uma quarta porção lateral 22. A porção central rebaixada 19,compreende: um furo central rebaixado 191, ressaltos 192,193, 194, umarampa com furo bordeado 195 e ainda-uma secção tubular elevada 196. Asporções laterais 18 e 20 compreendem: um arco côncavo bordeado 181 dosquais se projetam um quarto e um quinto elemento formador de cavidade,respectivamente 182 e 183, um arco convexo superior 184 e ainda uma se-ção curva 185.

A terceira porção lateral 21 do modelo fundo 2'2 compreende umsexto elemento formador de cavidade 211 e uma seção tubular superior 212.Já a quarta porção lateral 22, possui uma rampa com furo bordeado 195.

O modelo de fundição 2 será pormenorizadamente descrito maisadiante.

(ii) - Confecção do molde

Depois de confeccionado o modelo de fundição, é necessárioconfeccionar os moldes, no interior dos quais vazará o material de fundição.

Basicamente, esta etapa do processo inclui a sobreposição domodelo de fundição por uma caixa de moldagem, dentro da qual é acomo-dada a areia de moldagem, além de também se referir à retirada do mesmoda caixa de moldagem. As caixas de moldagem, preferencialmente, possu-em as porções superior e inferior abertas, ou vazadas.

Preferencialmente, nesta etapa, pelo fato dos modelos serem bi-partidos, cada uma das metades do modelo de fundição é colocada sobre aplaca, ou superfície plana, e, em seguida, caixas de moldagem são coloca-das sobre esta placa contendo os modelos. Em seguida, as caixas de mol-dagem são preenchidas por areia de moldagem, envolvendo completamen-te as metades do modelo de fundição. Além disso, um procedimento decompactação de areia é adotado para que o volume deste material refratárioentre em contato com as metades do modelo de fundição de maneira maispróxima possível, e para que a areia preencha todo o volume das caixas demoldagem até o limite estabelecido pela altura de suas superfícies laterais.

Após o preenchimento e compactação da areia , a caixa tampa éretirada da placa contendo o modelo, e em seguida retira-se a placa, con-tendo o modelo, da caixa fundo. Desse modo, após retirar as metades domodelo de fundição das caixas, obtém-se uma cavidade de formato com-plementar, ou negativo, ao formato do modelo quando as ditas caixas sãocolocadas uma sobre a outra.

Normalmente, as caixas de molde são dispostas na horizontal,isto é, uma primeira metade da cavidade constituindo uma porção inferior,denominada fundo e uma segunda metade disposta sobre a primeira, consti-tuindo uma porção superior denominada tampa. Ainda, nestes moldes sãofeitos canais, através dos quais um material fundido líquido irá vazar, depen-dendo da sua aplicação da geometria da peça, da temperatura de trabalho eda liga empregue.

Apesar da concretização preferencial desta invenção contemplarum modelo de fundição bi-partido e, logo, com duas caixas de molde, nãosão excluídas outras possibilidades pois este não é um fator restritivo ao es-copo de proteção da invenção.

(iii) - Confecção dos machos

Esta etapa pode ocorrer antes ou paralelamente ao processo demoldagem, sendo estas duas possibilidades não restritivas ao escopo deproteção da presente invenção.

Machos são elementos, normalmente constituídos por areiasespeciais e produzidos em caixas de machos, cuja função é preencher vazi-os internos do molde, gerando cavidades que a peça a ser fundida, nestecaso o componente fundido, terá após o término da fundição.

No processo de fundição do estado da técnica, os machos prefe-rencialmente utilizados estão ilustrados na figura 3 e serão descritos a seguir.

Esses machos são dispostos no molde fundo 1'3 e molde tampa1 '4 do seguinte modo: um macho central fundo 23, que é sobreposto nomolde fundo 1 '3 na cavidade negativa gerada pela primeira porção central 4do modelo fundo 1Ί, encaixado através da cavidade negativa formada peloprimeiro elemento formador de cavidade 42 e ainda através da cavidade ne-gativa formada pelo segundo elemento formador de cavidade 32 das pare-des laterais 3 e 5; um macho central tampa 24, que é sobreposto ao machocentral fundo 23 através da base, sendo que na etapa fechamento dos mol-des (v), um macho central tampa 24 encaixará na cavidade negativa forma-da pelo quinto elemento formador de cavidade 92 do modelo tampa 1'2, eainda através da cavidade negativa formada pelo sexto elemento formadorde cavidade 82, das paredes laterais 8 e 10;A figura 3 ilustra também um macho terceira porção lateral 25,que na etapa de colocação dos machos no moldes (iv), será colocado nacavidade negativa formada pelo quarto elemento formador de cavidade 61da terceira porção lateral 6, no molde fundo 1 '3, sendo que na etapa de fe-chamento dos machos (ν), o mesmo encaixará no molde tampa 1'4 na cavi-dade negativa formada pelo oitavo elemento formador de cavidade 111 daquarta porção lateral 11, do modelo tampa 1'2; já os machos de cavidadelateral 28, 28' são dispostos nas cavidades negativas formadas pelo terceiroelemento formador de cavidade 33;

Ademais, também conforme ilustrado na figura 3, é provido ummacho tarugo 26 a ser disposto no 1 molde tampa 1 '4, na cavidade negativaformada pelo sétimo elemento formador de cavidade 83, assim como ma-chos de apoio lateral 27, 27'. Após a confecção do machos e a colocaçãodos mesmos nos moldes, seguem-se as etapas do processo de fundição.

No processo de fundição da presente invenção, os machos utili-zados estão ilustrados na figura 7 e serão detalhadamente descritos a seguir.

Esses machos são dispostos no molde fundo 2'3 da seguinteforma: um macho tarugo 29, na cavidade negativa formada pelo quinto ele-mento formador de cavidade 183 das porções laterais 18 e 20 do modelofundo 2'2; um macho central fundo 30, disposto na cavidade negativa forma-da pelo quarto elemento formador de cavidade 182 das porções laterais 18 e20; um macho central tampa 35, que é sobreposto ao macho central fundo30 através da base, sendo que na etapa fechamento dos moldes (ν), o ma-cho central tampa 35 encaixará na cavidade negativa formada pelo primeiroelemento formador de cavidade 132 das paredes laterais 13 e 15 do modelotampa 2Ί; um macho de porção lateral 36, se encaixa na cavidade negativaformada pelo sexto elemento formador de cavidade 211 do modelo fundo2'2; já os machos complemento da porção lateral 37,37', que não constavamno estado da técnica, são dispostos sobre o macho da porção lateral 36, demaneira que quando do fechamento dos moldes (v) eles encaixarão respec-tivamente nas cavidades negativas formada pelo segundo elemento forma-dor de cavidade 162 e pelo terceiro elemento formador de cavidade 163 domodelo tampa 2Ί.

A diferente concepção dos machos ilustrados pelas figuras aci-ma referenciadas, minimiza o aparecimento de rebarbas e melhora conside-ravelmente o aspecto dimensional do fundido.

A etapa de concepção dos machos (iii) no processo de fundiçãodo estado da técnica, ainda prevê a fabricação, e, obviamente, a utilização,de pelo menos mais quatro machos, já mencionados: dois machos de cavi-dade lateral 28, 28' e dois machos de apoio lateral 27,27'. Estes machos, aoserem empregados no processo de fundição agregam algumas desvanta-gens, sendo uma delas o fato de serem machos considerados pequenos, oque os torna sensíveis ao manuseio e armazenamento. Além disso, parafabricar um maior número de machos é necessário uma quantidade maior deareia de fundição, o que gera uma importante variante do processo, que é ofato da areia de fundição não poder ser simplesmente descartada no meioambiente, logo a utilização de um maior número de machos se torna desvan-tajoso, por gerar um maior passivo ambiental.

Outras desvantagens que estes machos trazem serão explica-das na etapa de vazamento de material fundido (etapa vi), e reforçarão asrazões pelas quais o processo de fundição da presente invenção possui umsem número de vantagens por suprimir estes machos.

(iv) - Colocação dos machos no molde

Depois de confeccionado o molde e depois de fabricados os ma-chos necessários, os quais formarão os vazios do componente fundido, oprocesso de fundição objeto da presente invenção prevê a etapa de coloca-ção dos machos no molde, que, resumidamente, pode ser entendida como oposicionamento dos machos sobre dos pontos do molde onde serão forma-dos os vazios, ou zonas ocas.

As figuras 4 e 5, que referem-se aos componentes pertencentesao estado da técnica, ilustram o molde tampa 1'3 e o molde fundo 1'4 comos machos posicionados. Nota-se com relação ao posicionamento dos ma-chos, que são dispostos no molde tampa 1'3 e no molde fundo 1'4, que, a-lém dos machos utilizados no processo da presente invenção, o estado datécnica utiliza os machos de cavidade lateral 28,28' e os machos de apoiolateral 27,27'.

A figura 8, por seu turno, ilustra o processo de fundição objetoda presente invenção, revelando claramente o molde fundo 2'3 com os prin-cipais machos colocados. Nota-se nesta figura que o macho tarugo 29 colo-cado na cavidade formada pelo quinto elemento formador de cavidade 183das porções laterais 18 e 20 do modelo fundo 2'2 interliga as paredes late-rais 18 e 20 na parte superior da terceira porção lateral. Nota-se tambémque o macho central fundo 30, também interliga as paredes laterais 18 e 20.Ademais, nota-se o macho central tampa 35 sobreposto ao macho centralfundo 30, também interliga as paredes laterais 18 e 20. Além disso, o machode porção lateral 36 interliga a porção inferior da terceira porção lateral. Osmachos complemento da porção lateral 37,37', sobrepostos ao macho deporção lateral 36, correspondem à outra parte da terceira porção lateral. A-demais, a presente invenção não descreve a colocação de machos no moldetampa (desenho não ilustrado), fato este que traz uma série de benefícios,que serão posteriormente descritos na etapa de vazamento (vi).

Entretanto, a utilização dos machos de cavidade lateral 28,28' edos machos de apoio lateral 27, 27' para o macho tarugo 26, como no pro-cesso de fundição do estado da técnica, traz uma série de desvantagens eproblemas consideráveis, uma vez que não há meios fixando-os ao moldetampa 1'3 e ao molde fundo 1'4, isto é, estes machos são colocados de talmodo que ficam pousados sobre as áreas destinadas a eles, sendo apenasapoiados uns aos outros, o que pode gerar falhas de posicionamento e vãosentre eles, ocasionando consideráveis desvantagens (rebarbas devido aoexcesso de material fundido, ou cavidades devido à sua falta) durante a eta-pa de vazamento de material fundido (etapa vi).

(v) - Fechamento dos moldes

O processo compreende, tanto para o estado da técnica, quantopara a presente invenção, o fechamento dos moldes confeccionados na eta-pa (ii) e após a colocação dos machos na etapa (iv). As caixas de moldagemutilizadas na etapa (ii) possuem pinos e guias em suas porções laterais, taispinos e guias são utilizados para a correta montagem das caixas de molda-gem. A caixa tampa e a caixa fundo são encaixados através do pino e doguia e posteriormente recebem grampos de fixação, que tem por finalidade,evitar a abertura das caixas na etapa seguinte (vi).

(vi) - Vazamento de material fundido

Esta etapa compreende o preenchimento do molde, dotados dosmachos colocados na etapa (iv), com material fundido, de preferência ligametálica. O material no estado líquido verte através de um canal de vaza-mento até atingir o molde, para então, após preenchê-lo, seguir por um canalde arrefecimento/respiro para saída de ar, equilibrando as pressões do ma-terial fundido na entrada e na saída do molde.

Entretanto, é desta etapa que decorrem as desvantagens doprocesso do estado da técnica, as quais se devem ao fato dos machos decavidade lateral 28,28' e de apoio lateral 27,27' constituírem parte do pro-cesso. Mais especificamente, considerando que, estes machos são coloca-dos de maneira solta sobre o molde, tampa 1 '3 e molde fundo 1'4, o materialfundido ao escoar ao redor dos mesmos, pode fazer com que se movam,saindo de sua posição, ou, ainda, preencher o vão entre eles.

Desse modo, caso um macho saia de sua posição normal duran-te o vazamento do material fundido, o resultado após o esfriamento destematerial é o aparecimento de um defeito denominado desencontro, que con-siste em uma irregularidade entre a geometria do volume dos moldes docomponente. Assim, tendo em vista que os moldes do componente fundido,depois do metal esfriar, devem ser coincidentes, não somente por uma ques-tão de aspecto visual, mas também pela própria funcionalidade vinculada àsua geometria, um fenômeno como o do desencontro é por vezes incorrigí-vel, mesmo após uma etapa de acabamento, podendo condenar o compo-nente à inutilidade.

No caso do metal escoar por entre os vãos formados pela dis-tância entre os machos, uma trabalhosa etapa de acabamento é necessáriadevido à maciça presença de rebarbas no componente já fundido. Dessemodo, em vista de contornar este fato, o processo da presente invenção su-prime os machos de cavidade lateral 28,28' e os machos de apoio lateral27,27' (uma vez que a presença destes, como já visto, traz ao processo umasérie de desvantagens).

Ainda com relação ao processo do estado da técnica, realizar afundição do componente fundido com um grande número de machos geraum risco de inclusões não metálicas também grande, isto é, a probabilidadede que os machos sofram erosão, misturando a areia que os constituem aomaterial fundido que escoa dentro do molde é aumentada. Estas inclusõespodem promover um enfraquecimento da peça, podendo resultar mais facil-mente, em uma fratura em uma parede do componente fundido sob elevadasolicitação mecânica.

Por outro lado, o processo de fundição da presente invenção,sem a utilização dos machos de cavidade lateral 28,28' e os machos de a-poio lateral 27,27', e ainda sem a disposição de machos no molde tampa(não ilustrado), resulta em um componente fundido provido das seguintesvantagens:

1) uma substancial redução de desencontros, pois o número demachos de uma maneira global estará diminuído, implicando, assim, emuma menor possibilidade de que desencontros ocorram;

2) uma significativa redução de rebarbas, uma vez que não maishaverá a possibilidade do material fundido escoar no vão entre os machosde cavidade lateral 28,28' e os machos de apoio lateral 27,27', porque elessimplesmente não são mais utilizados;

3) redução de inclusões não metálicas, considerando que o nú-mero de machos é reduzido, ou seja, as fontes que induzem este erro (ma-chos) é reduzida;

4) melhora da sanidade interna do fundido, obtida através su-pressão dos machos de cavidade lateral 28,28' e os machos de apoio lateral27,27', da inversão das caixas de moldagem no processo de fundição e daconseqüente alteração dos machos devido à supressão dos acima descritos;

5) melhor aspecto superficial tendo em vista que os machos decavidade lateral 28,28' e os machos de apoio lateral 27,27' são suprimidosde modo que não há a possibilidade de que o material fundido escoe entreestes machos, reduzindo as rebarbas e garantindo a melhoria no aspectosuperficial; e

6) melhoria das condições dimensionais da lateral fundida devi-do à eliminação das variações causadas pelos machos, evitando retrabalhose sucateamento das peças.

Ademais, não é preciso alterar drasticamente a estrutura físicado modelo de fundição ou, ainda, realizar grandes mudanças no processo defundição já conhecido, tornando o componente fundido produzido atravésdesta invenção extremamente vantajoso do ponto de vista econômico.

(vii) - Desmoldaaem

Depois de vazar o material fundido através do molde, é necessá-rio, primeiramente, esperar este material esfriar e solidificar para que, então,seja realizada a desmoldagem.

Nesta etapa, o componente fundido, após o vazamento, é retira-do do molde, e consequentemente são retirados os machos, sendo impor-tante atentar o cuidado que deve ser dado à retirada dos machos para nãorestar resíduos da areia nas posições internas da peça fundida.

(viii) - Acabamento

Depois da peça ser retirada do molde é preciso que uma etapade acabamento seja executada para eliminar eventuais imperfeições superfi-ciais que a peça possa ter.

Uma destas imperfeições é a rebarba, que, em muitos casos, égerada pelo vazamento de material fundido através dos canais de vazamen-to e de respiração ou, ainda, pelo espaço existente entre os machos coloca-dos no molde e inserção da liga vazada em eventuais fraturas que ocorramno molde. No caso do processo de fundição da presente invenção a remo-ção de rebarbas executada é bastante reduzida se comparada ao processoda técnica anterior, considerando que a retirada dos machos de cavidadelateral 28,28' e os machos de apoio lateral 27,27' e a inversão das caixas demoldagem, reduzem significativamente a ocorrência de rebarbas. Mesmoassim, é necessário retirar algumas rebarbas, um processo de usinagem, ououtro qualquer conhecido, pode ser realizado no componente.

Mesmo sem as rebarbas, ainda pode restar areia e algumas pe-quenas deformações físicas no componente fundido, as quais são retiradasatravés da utilização de escovas de aço, tanto manuais como rotativas, lixasou, se for o caso, jatos de areia. Ainda, outros procedimentos de acabamen-to podem ser utilizados tais como, tratamentos térmicos caso seja necessá-rio conferir características especiais à peça, o preenchimento por solda eainda a retificação, para obter um grau elevado de precisão dimensional nalateral do truque.

2) Modelo de fundição

No modelo de fundição tampa 1'2 do estado da técnica, o espa-ço do furo bordeado 91 do interior do qual se projeta o elemento de forma-ção de cavidade 92 e o outro espaço do arco côncavo bordeado 81 do qualtambém se projeta o sexto elemento de formação de cavidade 82, geramcavidades para acomodação do macho central tampa 24, e dos machos deapoio lateral 27,27' para o 1o macho tarugo (26), quando da confecção do 1omolde tampa 1'3.

Ademais, um oitavo elemento formador de cavidade 111, gerauma cavidade para acomodação do macho de porção lateral 25.

Assim, considerando que as regiões centrais, as primeira, se-gunda e terceira regiões laterais não podem ter estas cavidades preenchidascom o material de fundição a ser escoado, o modelo de fundição 1 do estadoda técnica prevê a colocação dos machos central tampa 24 e dos machos deapoio lateral 27,27' gerando, consequentemente, um processo cujo produtofinal, neste caso o componente fundido, tem maior probabilidade de possuiruma série de imperfeições.

O estado da técnica descreve que, para o molde fundo 1'4, oespaço do furo bordeado 41 é preenchido pelo primeiro elemento formadorde cavidade 42 que se projeta do interior do mesmo, o espaço do arco côn-cavo bordeado 31 é preenchido pelo segundo elemento de formação de ca-vidade 32 do qual também se projeta do interior e, ainda, pelo terceiro ele-mento formador de cavidade 33, gerando cavidades para acomodação dosmachos central fundo 23 e de cavidade lateral 28,28' quando da fabricaçãodo molde.

Assim, considerando que a região central e as regiões lateraisnão podem ter estas cavidades preenchidas com o material de fundição aser escoado, o modelo de fundição 1 do estado da técnica prevê a coloca-ção dos machos central fundo 23 e de cavidade lateral 28,28', gerando, con-sequentemente, um processo cujo produto final, neste caso o componentefundido, possui uma série de imperfeições.

Neste tocante, a presente invenção suprime estes elementosformadores de cavidades do modelo de fundição 1, provendo, deste modo,um novo modelo de fundição 2, além de um renovado processo de fundiçãocujo produto final reveste-se de significativas vantagens frente ao estado datécnica.

Com relação ao modelo de fundição, para sanar os problemasencontrados no estado da técnica, o modelo de fundição 2 da presente in-venção descreve ainda a inversão dos modelos com a finalidade de suprimiro terceiro elemento de formação de cavidade 33, o primeiro elemento forma-dor de cavidade 42, o sétimo elemento formador de cavidade 83 e o quintoelemento formador de cavidade 92, para que não seja necessária a utiliza-ção dos aludidos machos de cavidade lateral 28,28' e de apoio lateral 27,27'no processo de fundição, visando as já propaladas vantagens de substancialredução de desencontros, significativa redução de rebarbas, redução de in-clusões não metálica, melhoria na sanidade interna do fundido, aspecto su-perficial e das condições dimensionais, evitando retrabalhos e sucateamentode peças defeituosas.

3) Componente fundido

A presente invenção também prevê um componente fundido cujacaracterística principal é o-fato de ter sido produzida de acordo com o pro-cesso de fundição da presente invenção e é preferencialmente uma caixa detransmissão.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de-ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí-veis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações, aíincluídos os possíveis equivalentes.

Claims (8)

1. Processo de fundição de componente fundido, compreenden-do as seguintes etapas:etapa (i) Confecção de pelo menos um modelo, compreenden-do a fabricação de um modelo bi-partido de fundição de formato substanci-almente análogo ao de um componente fundido, prevendo a contração domaterial após vazamento da liga metálica;etapa (ii) Confecção de pelo menos dois moldes, um moldefundo (2'3) e um molde tampa,etapa (iii) Confecção de machos do componente fundido, com-preendendo a fabricação de:um macho central tampa (35);um macho central fundo (30);um macho de porção lateral (36);um macho tarugo (29);etapa (iv) Colocação dos machos (35,30,36,29) no molde,compreendendo o posicionamento dos machos fabricados na etapa (iii) so-bre o molde fundo (2'3), sendo que:o macho tarugo (29) é disposto no molde;o macho central fundo (30) é disposto no molde;o macho central tampa (35) é disposto sobre o macho centralfundo (30);o macho de porção lateral (36) é disposto à frente do macho ta-rugo (29);etapa (v) Fechamento das caixas de moldagem fundo (2'3) etampa,etapa (vi) vazamento de material fundido, compreendendo oenchimento do molde dotado dos machos colocados na etapa (iv) e após aetapa (v) com material fundido;etapa (vii) desmoldagem, compreendendo a retirada da peçavazada, arrefecida e solidificada pelo vazamento de material fundido da eta-pa (vi);o processo sendo caracterizado pelo fato de que, na etapa (ii) o modelo fun-do (2'3) é fabricado de maneira a suprimir a necessidade da utilização demachos de cavidade lateral e machos de apoio lateral.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de não haver machos dispostos no molde tampa.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de a etapa (ii) compreender a inserção dos modelos de fundição emcaixas de moldagem e a posterior retirada destes modelos de fundição dasditas caixas de moldagem, após o preenchimento com areia de moldação esua compactação.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de a etapa (iii) compreender a fabricação de dois machos comple-mento da porção lateral (37,37').

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de na etapa (iv), compreender o posicionamento dos machos com-plemento da porção lateral (37,37') sobre o macho de porção lateral (36) e àfrente do macho central fundo (30), sobre o molde fundo (2'3).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de a etapa (iv) compreender a colocação face a face dos moldes, ge-rados na etapa (ii) e após a etapa (iv), formando a cavidade total gerada pelainserção da peça na caixa de molde, as caixas de moldagem recebem aindagrampos laterais a fim de evitar sua abertura na etapa seguinte.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe-lo fato de compreender uma etapa de acabamento (viii), compreendendo otratamento da superfície do componente fundido obtida através das etapas(i) a (vii).

8. Componente fundido, caracterizado por ser obtido de acordocom o processo como definido nas reivindicações 1 a 7.