O que é Shell Casting? Processo, Benefícios e Aplicações

“Os fabricantes usam várias técnicas de fundição para moldar as peças de metal, incluindo espremer fundição, fundição em areia, fundição centrífuga, fundição por espuma perdida e fundição em concha. Em particular, discutiremos fundição aqui" 

Shell casting, shell molding ou shell mold casting é o processo de moldar peças de metal e liga em um molde de areia infundido com resinas como fenólicas. A resina adicional fornece uma casca dura para moldar metal fundido, melhorando tanto o acabamento da superfície quanto a velocidade de fundição.

Embora a moldagem por concha seja semelhante a fundição em areia, tem diferenças na formação da superfície externa ou casca de cobertura. A produção mais rápida e os requisitos mínimos de pós-processamento tornam esse método favorável para inúmeras aplicações industriais.

Este artigo discutirá o que é fundição em molde de concha, o processo passo a passo, benefícios, aplicação, etc. Vamos começar! 

O que é fundição em molde de casca?

Primeiro, por que é chamado de fundição em molde de concha? O motivo é que o molde se assemelha a uma “estrutura de concha” ao colocar o padrão aquecido em areia com infusão de resina. A resina derrete e forma uma concha dura com cavidades detalhadas. 

Processo de molde e fundição de concha

O processo de moldagem em concha é compatível com metais ferrosos e não ferrosos com pontos de fusão relativamente baixos, como alumínio, ferro fundido, aço, cobre e latão. 

“É um método de fundição de precisão, no qual um fino molde de areia aglomerado com resina é usado para produzir peças metálicas complexas.”

Itens de moldagem de concha 

Além disso, a fundição de conchas pode fazer geometrias cilíndricas, cúbicas e complexas de paredes finas. Você pode usá-la para produzir peças de pequeno a médio porte com tolerâncias apertadas. Posteriormente, as aplicações de fundição de conchas abrangem desde a indústria automotiva e aeroespacial até a agricultura e máquinas industriais.

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Como funciona a fundição de conchas? Passo a passo

Etapas do processo de fundição em molde de concha

A fundição de concha é única em relação à areia típica ou outro método de fundição, principalmente devido aos procedimentos de fabricação do molde. Duas metades do molde são feitas com aquecimento repetitivo e contato do padrão com areia infundida com resina. Então, essas metades são montadas para formar a cavidade, seguidas pelo vazamento do metal líquido, solidificação, cura e ejeção.

As etapas individuais do processo de fundição em molde de concha são as seguintes:

• Criação de padrões 

Projeto de um padrão de moldagem de concha

O “padrão” é uma réplica da parte final que você quer moldar, dois padrões de metades são necessários representando duas seções da parte desejada. Você pode usinar metais ou madeira para fazer o padrão. Além disso, considere também o encolhimento ao dimensionar o padrão.

• Fabricação de moldes 

Fabricação de moldes de concha

Coloque o molde aquecido (175–370°C) no topo da caixa contendo areia aglomerada com resina; fechando totalmente a caixa pelo molde no topo. Em seguida, inverta a caixa, o que fixará a areia com resina ao molde. Repita esta etapa até que o molde forme uma forma dura ao redor dele. Quando ambas as seções do molde estiverem prontas, monte-as em um único molde com pinos calmantes ou cola. O molde também precisa de materiais de apoio para suporte. 

• Despejando o metal fundido no molde 

Processo de fundição em molde de concha 

Derreta os metais brutos no forno adequado e despeje-os no molde de concha pré-aquecido. Além disso, considere a temperatura de vazamento e o fluxo para minimizar os possíveis defeitos. 

• Resfriamento e Ejeção de Peças 

Deixe o molde esfriar até a temperatura ambiente. Você também pode aplicar um mecanismo de resfriamento para acelerar o processo com base nas propriedades do metal que está fundindo. Enquanto isso, mantenha um resfriamento uniforme em todas as seções transversais do molde. 

Ejeção passada do molde de concha 

Depois de totalmente solidificado, retire as peças da casca molde com pinos ejetores (ou outro mecanismo ejetor) sem rachaduras ou danos.

• Pós-processamento e tratamento de superfície 

Prossiga com as peças fundidas para algumas operações menores de pós-processamento, como rebarbação e retificação. Se necessário, aplique acabamento adequado à superfície para aumentar a durabilidade e a aparência. 

Metais para fundição de conchas 

Peça de moldagem de concha de aço carbono

​Como mencionado antes, a fundição em concha é usada para metais ferrosos e não ferrosos com pontos de fusão relativamente baixos, de modo que a casca dura pode suportar a temperatura com a fusão. Vamos elaborar alguns metais comuns para fundição em molde de concha em resumo;

• • Aço carbono: Aços carbono como C20, C30 e C45 são usados ​​em algumas peças metálicas de alta resistência, como árvores de cames, eixos e máquinas agrícolas. 
  • Alumínio:  Ligas de alumínio são populares por seus benefícios de leveza e alta resistência, graus como 356, 413, 304 e 360 ​​são populares no processo de fundição em molde de concha. Além disso, o alumínio também tem alta condutividade térmica, facilitando a moldagem em concha. 
  • Cobre e suas ligas: Cobre puro e ligas são conhecidos por excelentes propriedades térmicas e elétricas. Sua ductilidade também ajuda na fundição de cascos. Eles são usados ​​para acessórios elétricos e trocadores de calor. 

• Liga de aço: Aço de liga fornece maior resistência, tenacidade e resistência à temperatura. Você pode fundir aços de liga como 42CrMo, especialmente para componentes estruturais para diferentes indústrias.

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Quais são os benefícios da fundição em concha? 

Acabamento liso da peça de fundição de concha

Acabamento de alta qualidade com requisitos mínimos de pós-processamento e precisão das peças fundidas são os principais benefícios do método de fundição em casca em relação a outros tipos de fundição. 

Algumas das principais vantagens são as seguintes: 

• • Acabamento liso: As peças fundidas capturam os detalhes suaves da cavidade do molde infernal, o que cria um exterior uniforme e liso. 

• Precisão: A moldagem em concha pode atingir tolerâncias de até ± 0.005 mm, maiores do que a fundição em areia e outros métodos de fundição. 

• Partes Complexas: Ele pode fazer peças de metal complexas com detalhes precisos, como cabeçotes de cilindro e lâminas de compressor. O molde de concha fornece fluxo eficiente e detalhes finos com cavidades profundas e afiadas.

• • Versatilidade de materiais: Você pode usar ferro, aço, cobre, magnésio, alumínio e vários outros metais e ligas para fundir as peças desejadas. O único requisito é que a casca suporte as temperaturas de fusão dos metais brutos.

• Velocidade de produção: O processo de fundição em molde de concha é mais rápido e permite a produção de grandes volumes rapidamente com tempo de inatividade mínimo.

Quais são as desvantagens da fundição em casco?

Apesar de vários benefícios, a fundição de conchas também tem algumas desvantagens. Considerar essas desvantagens ajuda a tomar melhores decisões sobre se ela é adequada para seus requisitos técnicos e restrições orçamentárias ou não.

• Maior custo para instalação inicial e fabricação de moldes
• Existe o risco de defeitos como encolhimento, porosidade e rubores.
• Os requisitos de pós-processamento aumentam o custo de produção por peça.
• É desafiador para automação e requer mais recursos humanos para o processo.
• Não é adequado para metais com temperaturas de fusão muito altas.

Aplicações industriais de fundição em molde de concha 

As peças de moldagem de concha são usadas em indústrias automotivas, aeroespaciais, elétricas e outras indústrias diferentes para precisão e resistência. Além disso, também é favorável para fazer componentes leves.

 Vejamos algumas aplicações industriais do mundo real na tabela abaixo;

Moldagem de casca versus fundição em areia

A fundição em areia usa sílica ou outras areias abrasivas em vez de areias revestidas de resina. O padrão de réplica é mantido na areia compactada para formar a cavidade. Embora possa fazer peças de grande porte a baixo custo, o acabamento e a precisão não são tão altos quanto a moldagem em concha ou fundição em molde de concha.

A tabela abaixo descreve as diferenças entre moldagem em concha e fundição em areia;

Leia mais: Empresas de fundição sob pressão

Resumindo 

No geral, a fundição em concha é uma alternativa ideal para fundição em areia de peças de metal que exigem mais precisão e exatidão com superfícies lisas. Você pode moldar aço, ferro, alumínio, cobre e vários outros metais e ligas com pontos de fusão relativamente mais baixos.

A fabricação de casca dura para molde é o fator mais crítico para alavancar todas as vantagens do processo de fundição de molde de casca. Para isso, você precisa do "padrão" certo e de engenheiros especialistas para fazer o molde de casca com ele. Na ProleanTech, podemos ajudar você na criação do padrão e nas fases subsequentes de produção de fundição. Contato, caso tenha mais alguma dúvida.

Perguntas Frequentes

A fundição em conchas é diferente da fundição em areia?

Sim, a fundição em concha é diferente da fundição em areia, especialmente na forma como o molde é feito nesses dois processos. O molde em concha envolve uma concha sólida feita de areia aquecida revestida de resina, enquanto a fundição em areia usa moldes de areia úmida ligados por argila.

Quando usar o processo de fundição em molde de concha?

A fundição em molde de concha é adequada para aplicações que exigem componentes leves, geometrias complexas ou altos volumes de produção. 

Quais são os exemplos de produtos de fundição em molde de concha?

Alguns produtos típicos de moldagem de concha são cabeçotes de cilindro, virabrequins, lâminas de turbina, equipamentos militares, corpos de válvulas, inserções de moldes, etc.

Posso fundir qualquer metal ou liga?

A maioria deles, mas não todos, a compatibilidade depende se o ponto de fusão da matéria-prima está dentro da faixa de uma casca dura ou não. No entanto, todos os materiais comuns são moldáveis ​​com moldagem de casca, incluindo alumínio, cobre, aço e ferro fundido.