UC05037

Fabricar machos para fundição em areia

Areias, caixas de macho, calcação, polimerização, acabamento e pintura de moldações

Curso profissional · 25h · Técnico/a de Fundição

Plano

  1. A macharia na fundição em areia
  2. O posto de trabalho e a carta de trabalho
  3. Caixas de machos, ferramentas e filtros
  4. Areias de macho: tipos e constituintes
  5. Preparar a mistura de areia
  6. Enchimento das caixas de macho
  7. Calcação da areia
  8. Polimerização do macho
  9. Aluimento e esqueletos metálicos
  10. Desmoldação e extração do macho
  11. Acabamento do macho
  12. Pintura de moldações
  13. Armazenamento e acondicionamento
  14. Controlo de qualidade
  15. Segurança, saúde e ambiente

Bloco 1 · A macharia na fundição em areia

O que é um macho

Numa peça fundida com furos, canais ou cavidades internas, a moldação em areia sozinha não chega: é preciso um elemento que ocupe esse espaço durante o vazamento do metal e depois seja removido. Esse elemento chama-se macho.

  • O macho é feito de areia aglomerada, moldado numa caixa de macho própria.
  • É colocado dentro da moldação antes do fecho, no lugar exato da futura cavidade.
  • Depois do vazamento e da solidificação, o macho é destruído e retirado, deixando o vazio desejado na peça.

A macharia é o setor da fundição dedicado só a este trabalho.

Onde entra o macho no processo de fundição

Modelo → Caixa de macho → Fabricar o macho → Moldação (areia) → Colocar o macho na moldação
→ Fechar e vazar o metal → Arrefecer → Desmoldar a peça → Retirar os machos (macharia queimada)
  • A qualidade da peça final depende tanto da moldação como do macho.
  • Um macho mal fabricado (fraco, fissurado, mal posicionado) causa defeitos: rechupes, inclusões de areia, desvios dimensionais.
  • Esta UC cobre o percurso completo: preparar a areia, encher e compactar, extrair, acabar e acondicionar o macho.

Bloco 2 · O posto de trabalho e a carta de trabalho

A carta de trabalho

A carta de trabalho é o documento que acompanha cada ordem de fabrico de machos. Nela consta:

  • A referência do macho e do desenho técnico associado.
  • O tipo de areia e a caixa de macho a usar.
  • Os parâmetros do processo: quantidades, tempos, temperaturas de cura.
  • As normas de segurança e de qualidade aplicáveis àquela peça.

Antes de iniciar qualquer trabalho, o/a técnico/a interpreta a carta de trabalho e confirma que tem todos os recursos indicados.

Organizar o posto de trabalho

O primeiro critério de desempenho da UC é organizar o posto de trabalho em função do processo a utilizar. Isso significa:

  • Escolher e preparar as ferramentas e utensílios certos antes de começar (espátulas, maçaricos de compactação, pincéis, calibres).
  • Ter a caixa de macho limpa e pronta, com os filtros já posicionados quando aplicável.
  • Verificar os equipamentos de macharia, manuais ou mecânicos, e as suas condições de funcionamento.
  • Ter os registos e os EPI disponíveis desde o início.

Um posto de trabalho arrumado é sentido de organização em prática, uma das atitudes avaliadas nesta UC.

Bloco 3 · Caixas de machos, ferramentas e filtros

Caixas de machos

A caixa de macho é o molde, em madeira, metal ou resina, que dá a forma ao macho. Pode ser:

  • Inteira, de uma só peça, para geometrias simples.
  • Dividida em duas ou mais partes, para geometrias complexas, unidas depois com cola ou mástique.
  • Reforçada, quando o macho é de grande porte e vai precisar de um esqueleto metálico interno.

O estado de conservação da caixa (sem desgaste, sem folgas) é determinante para a precisão dimensional do macho.

Filtros: posicionamento e limpeza

Os filtros cerâmicos retêm impurezas e óxidos do metal líquido durante o vazamento, melhorando a limpidez interna da peça.

  • Posicionamento dos filtros na caixa de machos: colocam-se no local previsto pelo desenho, antes do enchimento com areia, bem encostados e sem deslocar durante a calcação.
  • Limpeza dos filtros: antes de posicionar, confirma-se que o filtro está limpo, sem resíduos de areia solta que possam contaminar o macho.
  • Um filtro mal posicionado desloca-se durante o enchimento e compromete a filtragem do metal.

Bloco 4 · Areias de macho: tipos e constituintes

Tipos de areias de macho

Tipo de areia Características Uso típico
Sílica abundante, económica, boa refratariedade grande maioria dos machos correntes
Cromite maior refratariedade e condutibilidade térmica, mais densa zonas de peça com maior exigência térmica
Shell (areia pré-revestida) grão já revestido com resina termoendurecível machos de precisão, cura pelo calor da própria caixa aquecida

A escolha do tipo de areia depende do desenho do macho, da liga a vazar e das exigências dimensionais e de acabamento da peça.

Constituintes da areia de macho

A areia de macho não é só grão mineral: é uma mistura com vários constituintes que lhe dão resistência depois de curada.

  • Areia base (sílica, cromite ou Shell): o corpo principal da mistura.
  • Ligante: resina ou aglomerante que une os grãos entre si; os catálogos de fornecedores de ligantes ajudam a escolher o produto certo.
  • Catalisador/endurecedor: acelera e controla a reação de cura do ligante.
  • Aditivos: aumentam a permeabilidade a gases ou melhoram o desmoldeamento da caixa.

Cada constituinte entra numa percentagem definida, nunca "a olho".

Bloco 5 · Preparar a mistura de areia

Realização: preparar a areia e os recursos

A primeira realização do referencial é preparar a areia e os recursos para a execução dos machos. Em concreto:

  1. Confirmar na carta de trabalho o tipo de macho e o tipo de areia exigidos.
  2. Reunir os constituintes (areia base, ligante, catalisador) nas percentagens indicadas.
  3. Preparar os equipamentos de macharia (misturadora manual ou mecânica).
  4. Confirmar as caixas de machos, os filtros, a tinta e os EPI necessários.

Só depois de tudo reunido e conferido, avança-se para a mistura propriamente dita.

Exemplo resolvido · Mistura de areia de macho

Uma carta de trabalho pede um lote de 20 kg de areia de macho, com 2% de ligante e 0,3% de catalisador, em relação ao peso da areia.

  1. Ligante: 20 kg × 2% = 0,4 kg.
  2. Catalisador: 20 kg × 0,3% = 0,06 kg.
  3. Pesar a areia base, o ligante e o catalisador separadamente, em balança calibrada.
  4. Misturar primeiro a areia com o ligante e só depois juntar o catalisador, no tempo definido pelo fabricante.

Errar a percentagem de ligante compromete a resistência do macho e pode inutilizar todo o lote.

Bloco 6 · Enchimento das caixas de macho

Realização: enchimento e compactação

A segunda realização é executar as operações de enchimento e compactação da areia nas caixas de macho. O enchimento:

  • Distribui a areia já misturada de forma uniforme por toda a cavidade da caixa.
  • Preenche primeiro as zonas de maior detalhe e reentrâncias, evitando bolsas de ar.
  • Pode ser manual (pá e espátula) ou mecânico (sopro de areia sob pressão, mais rápido e uniforme).
  • Deve respeitar o posicionamento dos filtros, quando já colocados na caixa.

Um enchimento irregular gera zonas moles no macho, que colapsam durante a calcação ou o vazamento.

Bloco 7 · Calcação da areia

Calcação das areias de machos

A calcação é a compactação da areia dentro da caixa de macho, para lhe dar coesão e resistência mecânica antes da cura.

  • Manual: com maço ou calcador, por camadas sucessivas, começando pelas zonas de detalhe.
  • Mecânica: por vibração, prensagem ou sopro a alta pressão, com maior uniformidade e produtividade.
  • A compactação deve ser uniforme: zonas mal calcadas ficam frágeis e desagregam-se na extração.
  • Operar os equipamentos de macharia sempre de acordo com os manuais, os procedimentos e as normas de segurança definidos.

Bloco 8 · Polimerização do macho

O que é a polimerização

Depois de calcada, a areia com ligante orgânico precisa de curar para ganhar resistência definitiva. A esse processo de cura química chama-se polimerização.

  • Nos ligantes de cura a frio (cold box), a polimerização ocorre por passagem de um gás catalisador através da areia, à temperatura ambiente.
  • Na areia Shell, a polimerização ocorre pelo calor da própria caixa de macho, aquecida antes do enchimento.
  • Só depois de bem polimerizado é que o macho tem a resistência mecânica necessária para ser extraído sem se partir.

Cortar o tempo de polimerização é um dos erros mais caros da macharia: o macho parece pronto mas quebra na manipulação seguinte.

Bloco 9 · Aluimento e esqueletos metálicos

Aluimento: posicionamento e fixação dos machos

O aluimento é a etapa em que o macho já curado é posicionado e fixado com rigor, antes de seguir para a desmoldação e, mais tarde, para a montagem na moldação.

  • Confirma-se a posição correta do macho em relação aos planos de referência da caixa.
  • Fixa-se o macho com os apoios ou marcas previstas, para não se deslocar na manipulação seguinte.
  • Em machos complexos, montados em várias partes, é nesta fase que as partes se conferem alinhadas.

O rigor nesta etapa evita desvios dimensionais que só se detetariam depois, já na peça vazada.

Esqueletos metálicos para machos de grande porte

Machos grandes ou de forma alongada não aguentam o próprio peso, nem a pressão do metal líquido, só com areia. Precisam de um esqueleto metálico interno.

  • É uma armação de varão ou arame metálico, colocada dentro da caixa antes do enchimento com areia.
  • Fica embutida no macho depois de calcado, dando lhe rigidez estrutural.
  • Sem esqueleto, um macho grande pode fletir, fissurar-se ou colapsar durante o transporte ou o vazamento.

A decisão de usar esqueleto metálico vem definida na carta de trabalho, em função das dimensões do macho.

Bloco 10 · Desmoldação e extração do macho

Realização: efetuar a extração do macho

A terceira realização é efetuar a extração do macho. A desmoldação é o conjunto de operações que separam o macho já curado da caixa de macho.

  1. Confirmar que o tempo de polimerização foi cumprido.
  2. Abrir a caixa de macho (nas divididas, separar as metades com cuidado).
  3. Retirar o macho com movimentos controlados, apoiando as zonas mais frágeis.
  4. Inspecionar de imediato: fissuras, quebras de arestas, deformação.

Um macho bem calcado e bem curado sai inteiro da caixa; um mal preparado quebra nesta fase, revelando o erro cometido antes.

Bloco 11 · Acabamento do macho

Realização: acabamento e acondicionamento

A quarta realização junta acabamento e acondicionamento do macho. No acabamento:

  • Rebarbar: remover rebarbas e excessos de areia nas linhas de junção da caixa dividida.
  • Selar juntas: quando o macho é feito em partes coladas, reforçar as junções com mástique refratário.
  • Verificar arestas e superfícies: alisar zonas que ficarão visíveis ou em contacto direto com o metal.
  • Confirmar dimensões com calibres, contra o desenho da carta de trabalho.

Um bom acabamento evita que pequenas imperfeições do macho se transformem em defeitos visíveis na peça final.

Bloco 12 · Pintura de moldações

Preparar a tinta: tipo e densidade

Antes de pintar, confirma-se o tipo de tinta indicado (à base de água ou de álcool, com carga refratária de grafite ou zirconita) e a sua densidade.

  • A densidade controla-se com um densímetro, em graus Baumé, e ajusta-se com água ou solvente conforme o fabricante.
  • Tinta demasiado densa aplica-se em camada irregular e grossa; demasiado diluída não protege o suficiente.
  • Antes de aplicar, agita-se bem a tinta para manter a carga refratária em suspensão homogénea.

Tipos de pintura de moldações

A pintura de moldações e machos forma uma camada refratária que melhora o acabamento da peça e evita a penetração do metal na areia.

Método Como se aplica Uso típico
Pistola pulverização com ar comprimido camadas finas e uniformes, peças de detalhe
Rega tinta vertida sobre o macho machos grandes, cobertura rápida
Imersão macho mergulhado no banho de tinta machos pequenos, produção em série

Depois de pintado, o macho seca antes de seguir para o acondicionamento ou para a moldação.

Bloco 13 · Armazenamento e acondicionamento

Acondicionar e armazenar o macho

O trabalho só termina quando o macho está pronto a ser usado com segurança na linha de moldação.

  • Identificar cada macho com a referência da carta de trabalho, para rastreabilidade.
  • Acondicionar em suportes ou tabuleiros próprios, sem contacto que danifique arestas ou o esqueleto metálico.
  • Armazenar em local seco e protegido, sobretudo os machos com ligante orgânico, sensíveis à humidade.
  • Registar a conclusão do lote, atualizando os registos de produção.

Um macho bem acabado mas mal acondicionado pode chegar partido à linha de moldação, anulando todo o trabalho anterior.

Bloco 14 · Controlo de qualidade

Assegurar a qualidade e a funcionalidade do macho

O quarto critério de desempenho exige assegurar a qualidade e a funcionalidade dos machos em areia. Em cada lote, confirma-se:

  • Dimensões dentro da tolerância definida no desenho.
  • Ausência de fissuras e de zonas moles (cura incompleta).
  • Filtros e esqueleto corretamente posicionados e embutidos.
  • Espessura e densidade da tinta dentro do previsto.

Os desvios detetados registam-se e comunicam-se, para corrigir a causa na mistura, na calcação ou na cura, não só a peça em causa.

Bloco 15 · Segurança, saúde e ambiente

Riscos, EPI e prevenção de acidentes

A macharia junta riscos químicos (poeiras e vapores de resinas), riscos mecânicos (equipamentos de compactação, esqueletos metálicos pesados) e riscos de incêndio (tintas à base de álcool).

  • Usar sempre o equipamento de proteção individual (EPI) definido: luvas, máscara respiratória, óculos e proteção auditiva.
  • Cumprir as normas de segurança e saúde no trabalho em cada equipamento de macharia.
  • Manter a área de trabalho ventilada, sobretudo junto de ligantes e tintas com solventes.
  • Conhecer o procedimento de emergência para incêndios com tintas inflamáveis.

Resíduos, ambiente e normas da qualidade

  • Normas de gestão de resíduos: sobras de areia com ligante, filtros danificados e restos de tinta são resíduos a separar e encaminhar corretamente, nunca ao lixo comum.
  • Normas de proteção ambiental: controlar emissões de vapores da cura e da secagem das tintas.
  • Normas da qualidade: seguir os procedimentos documentados em cada etapa, do posto de trabalho ao acondicionamento final.
  • Estas normas cumprem-se em todas as fases da fabricação do macho, não só no fim do processo.

Recapitulando

  • O macho cria a geometria interna da peça fundida; a macharia vive da precisão em cada fase.
  • Areia (sílica, cromite, Shell) + ligante + catalisador, nas percentagens certas da carta de trabalho.
  • Enchimento → calcação → polimerização → aluimento e esqueletos → desmoldação e extração.
  • Acabamento, pintura de moldações (pistola, rega, imersão) e acondicionamento fecham o ciclo.
  • Qualidade, segurança, resíduos e ambiente cumprem-se em todas as fases, sem exceção.

Próximo: fichas e projeto, fabricar machos de raiz.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: o macho define GEOMETRIA INTERNA, a moldação define a geometria externa. São dois moldes diferentes que trabalham juntos. - Erro comum: confundir macho com moldação. Mostrar uma peça real com furo interno (ex.: bloco de motor) para fixar a ideia. - Exemplo/analogia: o macho é como uma "forma negativa temporária", tal como um molde de gelo faz um cubo e depois se retira.

NOTAS DO PROFESSOR - Percorrer o esquema linha a linha, situando a macharia no fluxo geral da fundição. - Erro comum: pensar que o macho é um detalhe menor. Muitos refugos de fundição nascem num macho mal feito. - Pergunta à turma: que peças do dia a dia têm cavidades internas que só um macho consegue criar? (torneiras, blocos de motor, coletores).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a carta de trabalho é o ponto de partida obrigatório, não um papel opcional. - Erro comum: começar a misturar areia sem confirmar o tipo de macho e a caixa certa na carta de trabalho. - Exemplo: mostrar uma carta de trabalho simplificada e pedir à turma que identifique os dados críticos.

NOTAS DO PROFESSOR - Ligar diretamente à atitude "sentido de organização" do referencial. - Erro comum: começar a fabricar e só depois procurar uma ferramenta em falta, perdendo tempo e qualidade. - Analogia: um cirurgião prepara toda a instrumentação antes de operar; o técnico de macharia faz o mesmo.

NOTAS DO PROFESSOR - Mostrar (fotografia ou peça real) uma caixa de macho dividida e explicar como as duas metades se encaixam. - Erro comum: usar uma caixa com folgas ou desgaste e obter machos fora de medida. - Perguntar: porque é que algumas caixas são divididas em várias partes? (para poder desmoldar geometrias com reentrâncias).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: o filtro não se coloca "a olho"; segue a posição definida no desenho da peça. - Erro comum: apertar demasiado o filtro contra a caixa e fraturá-lo, ou deixá-lo solto e ele deslocar-se. - Exemplo: relacionar com defeitos de peça, um filtro deslocado pode originar inclusões metálicas ou obstrução do canal.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar que a escolha da areia não é livre: vem definida na carta de trabalho, em função da liga e da geometria. - Erro comum: usar sílica corrente onde a carta pede cromite, por desconhecer a diferença de exigência térmica. - Curiosidade: a areia Shell dá o nome ao processo Croning, um dos mais antigos processos de macho com ligante orgânico.

NOTAS DO PROFESSOR - Ligar este slide ao critério "garantir a mistura de areia em função do tipo de macho a fabricar". - Erro comum: adicionar ligante a mais "para garantir resistência"; isso encarece e pode prejudicar a desmoldação. - Exemplo: mostrar rótulos reais de sacos de resina e catalisador de um catálogo de fornecedor.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar que "preparar" inclui pessoas, equipamento e material, não só a areia. - Erro comum: misturar sem conferir a percentagem de ligante da carta, "a olho" ou por hábito. - Exemplo resolvido no slide seguinte, com percentagens concretas.

NOTAS DO PROFESSOR - Fazer o cálculo com a turma no quadro, incluindo a conversão de percentagem para quilogramas. - Erro comum: juntar o catalisador antes do ligante estar bem distribuído, o que reduz o tempo útil de trabalho da mistura. - Perguntar: e se o lote fosse de 35 kg, com as mesmas percentagens? (recalcular como exercício rápido).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar a ordem: filtros posicionados primeiro, só depois o enchimento com areia. - Erro comum: encher rápido demais e deixar bolsas de ar por trás de reentrâncias da caixa. - Exemplo/analogia: encher a caixa é como encher um molde de bolo com massa; zonas mal preenchidas deformam-se ao cozer.

NOTAS DO PROFESSOR - Ligar diretamente ao critério de desempenho "operando os diversos equipamentos de macharia, manuais e mecânicos, de acordo com os manuais e as normas de segurança". - Erro comum: calcar demasiado forte numa zona e de menos noutra, criando densidade desigual no macho. - Exemplo: comparar a calcação manual, mais lenta e dependente da destreza, com a mecânica, mais rápida e repetível.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: polimerização é uma reação química com um tempo mínimo a respeitar, não um passo que se "adivinha" a olho. - Erro comum: extrair o macho cedo demais para ganhar tempo, e vê-lo fissurar-se ao manusear. - Pergunta: porque é que o ligante Shell precisa de calor e o cold box não? (mecanismos de cura diferentes, térmico vs. catalisador gasoso).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: aluimento é sobre posição e fixação, não sobre montar a peça final; prepara o macho para os passos seguintes. - Erro comum: dar o macho por "pronto" sem confirmar o alinhamento das partes, em machos feitos em várias metades. - Ligar à atitude "rigor", central em toda esta fase do processo.

NOTAS DO PROFESSOR - Mostrar (imagem ou peça real) um esqueleto metálico antes de ser embutido num macho grande. - Erro comum: esquecer o esqueleto num macho de grande porte, confiando só na resistência da areia curada. - Analogia: o esqueleto metálico faz pelo macho o mesmo que o ferro faz pelo betão armado.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a extração é o "momento da verdade" que revela erros de mistura, calcação ou cura anteriores. - Erro comum: forçar a extração antes do tempo de cura terminar, partindo o macho. - Exemplo: pedir à turma que liste, em cadeia, o que pode ter corrido mal se um macho parte na extração.

NOTAS DO PROFESSOR - Ligar ao critério "assegurando um bom acabamento do macho e o seu acondicionamento". - Erro comum: dar o acabamento por concluído sem conferir as dimensões finais com calibre. - Exemplo: mostrar uma junta mal selada e o defeito típico que provoca na peça, uma rebarba metálica (veio).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a densidade não se estima a olho, mede-se sempre com densímetro. - Erro comum: aplicar tinta direto do bidão sem verificar a densidade, obtendo camadas desiguais. - Exemplo: mostrar (ou descrever) um densímetro em uso num copo de tinta de fundição.

NOTAS DO PROFESSOR - Ligar cada método a um cenário prático concreto: pistola no detalhe, rega no grande porte, imersão na série. - Erro comum: escolher o método errado para a dimensão do macho, desperdiçando tinta ou deixando zonas por cobrir. - Perguntar: qual método escolheriam para 200 machos pequenos iguais? (imersão, por produtividade).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: acondicionamento faz parte da realização, não é um "extra" depois do trabalho terminar. - Erro comum: empilhar machos sem proteção entre si, danificando arestas finas. - Ligar à atitude "responsabilidade pelas suas ações": o macho é entregue a outro colega na linha seguinte.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar que o controlo de qualidade percorre TODAS as fases já vistas, não é uma inspeção isolada no fim. - Erro comum: só verificar a dimensão externa e esquecer fissuras internas ou cura incompleta. - Exercício mental: dado um macho com uma fissura, a turma percorre as fases anteriores à procura da causa provável.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar que o risco varia por fase: químico na mistura, mecânico na calcação, incêndio na pintura. - Erro comum: dispensar a máscara respiratória "só por um bocadinho", quando a exposição repetida é o problema real. - Ligar ao último critério de desempenho: cumprir normas de segurança, EPI, resíduos, ambiente e qualidade em todas as fases.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar que ambiente, segurança e qualidade não são capítulos separados: atravessam todas as fases já dadas nos blocos anteriores. - Erro comum: tratar a gestão de resíduos como preocupação só do fim de turno. - Fechar com a atitude "respeito pelas regras e normas definidas", central em toda a UC.