Desenvolvimento de moldes de fundição por cascas metálicas utilizando aspersão térmica : introdução ao processo intermediário entre fundição por moldes permanentes e shell molding

Abstract

Resumo: No processo de fundição por moldes permanentes, o material utilizado na fabricação dos moldes varia de acordo com o material a ser fundido, sendo os materiais mais comuns para sua fabricação o ferro fundido, aço ao carbono, ligas de Cu e Cr, entre outros. Para a fabricação do molde, além do custo com o material, também deve ser considerado o alto custo de usinagem, que varia de acordo com a geometria das peças a serem fundidas. Um processo de fundição que utiliza moldes permanentes possui em seu leque de vantagens, a durabilidade do molde, tendo a capacidade de produzir milhares de peças sem a necessidade de manutenção. Em contrapartida ao processo de fundição por moldes permanentes, o processo de fundição conhecido por Shell Molding tem a característica de descartabilidade. Este trabalho tem o objetivo de demonstrar viabilidade técnica para o desenvolvimento de uma tecnologia de processo de fundição mesclando moldes permanentes e moldes Shell Molding, visando à obtenção um molde tipo casca metálica, de menor custo, durável e com produto de fundição de tolerâncias dimensionais precisas. O desenvolvimento de um molde permanente tipo casca se faz possível com a utilização do processo de aspersão térmica, aplicando uma camada superficial em um modelo com a geometria da peça a ser fundida, fabricando assim, um molde casca de fundição. Um modelo de alumínio usinado, com aplicação de desmoldante, foi revestido com aço inoxidável 304L e alumínio ER4043. O desmoldante tem a função de facilitar a retirada do revestimento do modelo para a obtenção da casca. O processo de aspersão térmica utilizado foi o de arco elétrico utilizando arames de 1,6 mm de diâmetro. O trabalho apresenta a análise da casca gerada, avaliando espessura, rugosidade e dureza superficial interna. Os experimentos de deposição de aço 304L e alumínio ER4043 fabricaram cascas metálicas demonstrando a viabilidade técnica para o desenvolvimento do processo intermediário de fundição entre moldes permanentes e fundição por casca.

Abstract: In the permanent die casting process, the material used to manufacturing the die changes according to the material that will be casted, the most common materials that are used in the die manufacturing are cast iron, steel alloys, Cu and Cr alloys and others. To manufacturing the die, besides the cost with material, also must be considered the high cost of machining that changes according with the geometry of the component to be casted. An casting process using permanent die has in his multiple vantages, die’s durability, being capable to produce thousands of parts without the need of maintenance. In opposite with the permanent die casting process, the casting process known as Shell Molding has characteristics of disposability. This research has the objective of demonstrate the technical feasibility for the development of a casting process technology mixing permanent die and Shell Molding die, obtaining a lower cost metallic shell type die, with durability and with a casting product with precise dimensional tolerances. The development of a shell type permanent die is possible using the thermal spray process, applying a superficial coating in a model with a geometry of a part to be casted, manufacturing un casting shell mold. A machined aluminum model with application of a release agent was coated with stainless steel 304L and aluminum ER4043. The release agent has the function of make easily the extraction of the coating from the model to obtain the shell. Electric arc thermal spraying process was used, utilizing wires with 1,6 mm of diameter. The research presents the analyses of the generated shell, evaluating thickness, roughness and hardness of the intern surface. The deposition experiments of steel 304L and aluminum ER4043 manufactured metallic shells demonstrating the technical feasibility for the development of an intermediary casting process between permanent mold and shell molding.