Analisar o desenho técnico

Antes de cortar uma única tábua, o técnico analisa o desenho técnico da peça a fundir. É a primeira realização do referencial e a que condiciona todas as outras.

• Identifica vistas (frente, topo, perfil), cotas e tolerâncias.
• Localiza o plano de partição: a linha por onde o molde se vai dividir.
• Reconhece furos e reentrâncias internas, que vão exigir caixas de macho.
• Confirma a escala do desenho e o material final da peça fundida (ferro, aço, alumínio, bronze), que determina a contração a aplicar mais à frente.

Um erro de leitura nesta fase propaga-se a todo o molde, e só se descobre tarde, quando a peça fundida sai com a forma errada.

Do desenho à peça: a cadeia da fundição

Executar um molde simples é uma etapa dentro de uma cadeia maior:

Desenho técnico → Projeto do molde → Molde (modelo em madeira/resina)
   → Moldação em areia → Vazamento do metal → Peça fundida

• O molde (também chamado modelo) é o objeto físico que dá forma à cavidade onde o metal vai ser vazado.
• Não é a peça final: é o positivo a partir do qual se obtém, em areia, o negativo (a cavidade).
• Esta UC cobre da análise do desenho até ao molde montado e pronto a entregar à moldação.

O rigor no molde é o rigor de toda a peça fundida: não há forma de corrigir depois de o metal estar vazado.

Como se faz uma peça fundida

A moldação em areia é o processo de fundição mais comum para peças de ferro, aço, alumínio e bronze:

1. O modelo (o molde que construímos nesta UC) é prensado em areia compactada dentro de uma caixa de moldação.
2. Retira-se o modelo com cuidado, deixando a cavidade com a forma da peça.
3. Colocam-se, se necessário, machos de areia para formar furos e reentrâncias internas.
4. Vazam-se os canais de vazamento e a mazarota (reserva de metal líquido).
5. O metal fundido é vazado na cavidade, arrefece e solidifica.
6. A areia é desmoldada, e a peça é limpa e, quando necessário, maquinada.

O molde é reutilizado dezenas ou centenas de vezes: quanto mais rigoroso for, mais peças conformes se obtêm sem retrabalho.

O papel do modelo no processo

• O modelo tem de ser extraível da areia sem a danificar: daí a necessidade de saídas (ver Bloco 5).
• As zonas do modelo que correspondem a furos internos recebem assentos de macho, que posicionam a caixa de macho na moldação.
• A qualidade da superfície do modelo (lisa, sem rebarbas, bem acabada) transfere-se diretamente para a superfície da peça fundida.
• Um modelo bem feito poupa horas de maquinagem e reduz o desperdício de metal e de areia.

O molde é a ferramenta central da fundição: todo o resto do processo depende da forma e do rigor que lhe demos aqui.

Elaborar o projeto de moldes

A segunda realização do referencial é elaborar o projeto de moldes: decidir, antes de tocar em qualquer material, como o molde vai ser construído.

• Definir o plano de partição: onde o molde se divide para permitir a extração e a desmoldação.
• Decidir o tipo de modelo (simples ou bipartido) em função da geometria da peça.
• Prever caixas de macho para furos e reentrâncias que a areia sozinha não consegue formar.
• Planear os constituintes do molde: quantas peças de madeira ou resina vão ser precisas e como se vão ligar.

O projeto é o elo entre o desenho técnico e a execução: sem ele, cada constituinte seria cortado "a olho", sem garantia de encaixar no conjunto.

Tipos de modelo

• O modelo bipartido é o mais comum em peças mecânicas: uma metade fica na caixa inferior, a outra na superior.
• Pinos guia garantem que as duas metades alinham sempre da mesma forma, molde após molde.
• A escolha do tipo de modelo é registada no projeto, com o desenho anotado do plano de partição.

Madeiras para modelos

A madeira continua a ser o material mais usado para modelos de fundição, sobretudo em séries pequenas e protótipos:

• A madeira absorve humidade e pode empenar: precisa de selagem (ver Bloco 11).
• É mais barata e mais rápida de trabalhar do que a resina, mas desgasta-se mais depressa em séries longas.

Resinas e a escolha do material

As resinas (epóxi, poliéster, muitas vezes reforçadas com fibra de vidro) são usadas quando se precisa de mais durabilidade ou de mais rigor dimensional:

• Não empenam com a humidade como a madeira.
• Suportam muito mais ciclos de moldação sem perder a forma.
• Permitem detalhes finos e superfícies muito lisas, com pouco trabalho de acabamento.
• Custam mais e exigem mistura e cura controladas (proporções, tempo, temperatura).

Como selecionar o material

1. Confirmar o número de peças a produzir com aquele molde.
2. Avaliar a complexidade e o detalhe exigidos pelo desenho.
3. Verificar o prazo e o orçamento disponíveis.
4. Decidir: séries curtas e protótipos → madeira; séries longas ou detalhe fino → resina.

Saídas: a inclinação que permite extrair o modelo

Uma saída (ângulo de desmoldação) é a inclinação dada às paredes verticais do modelo para que este saia da areia sem a arrastar nem a danificar.

• Sem saída, a parede vertical arrasta a areia ao ser extraída e destrói a cavidade.
• Valor típico: 1° a 3°, consoante a altura da parede e o tipo de areia.
• Aplica-se em todas as superfícies que ficam perpendiculares ao sentido de extração.

Exemplo resolvido

Uma parede vertical do modelo tem 80 mm de altura e leva uma saída de 1,5°.

Deslocamento na base: 80 × tan(1,5°) ≈ 80 × 0,0262 ≈ 2,1 mm

A parede fica, portanto, 2,1 mm mais larga na base do que no topo, o suficiente para libertar a areia sem esforço.

Contração dos materiais

Os metais contraem ao arrefecer, do estado líquido até à temperatura ambiente. O modelo tem de ser feito maior do que a peça final, por um fator de contração linear típico do metal:

Exemplo resolvido

Uma peça em ferro fundido precisa de 500 mm de comprimento final. Contração de 1%:

Medida do modelo = 500 × 1,01 = 505 mm

Na prática, usa-se uma régua de contração, já graduada com a escala ampliada, para não ser preciso calcular a cada medição.

Sobre-espessuras de maquinagem

Nas superfícies que vão ser maquinadas depois da fundição (para tolerâncias mais apertadas do que a fundição consegue por si só), deixa-se material extra: a sobre-espessura de maquinagem.

• Valores típicos: 2 a 4 mm por superfície, consoante a dimensão da peça e o processo de maquinagem seguinte.
• Aplica-se depois de somar a contração, nunca antes.
• Só se aplica nas superfícies que o desenho indica como maquinadas; as restantes ficam ao natural (em bruto de fundição).

Exemplo resolvido combinado

Peça em aço, 200 mm, com uma face a maquinar (sobre-espessura de 3 mm):

1. Contração (2%): 200 × 1,02 = 204 mm
2. Sobre-espessura (3 mm nessa face): 204 + 3 = 207 mm

A medida final a marcar no modelo é 207 mm.

Máquinas e ferramentas de carpintaria

A execução dos constituintes do molde recorre ao mesmo equipamento de bancada e de máquina usado em qualquer oficina de modelos:

• Máquinas de corte: serra de fita, de disco, tico-tico.
• Máquinas de desbaste: garlopa e desengrosso, para faces planas e espessura uniforme.
• Máquinas de furação: berbequim de coluna, para furos de pinos guia e parafusos.
• Ferramentas manuais: formões, limas, lixas, martelo, chave de fendas e de bocas.

O manual do fabricante e as normas de segurança condicionam como cada equipamento é operado, nunca são opcionais.

Ferramentas de desenho e de traçagem

Para desenhar e marcar o material antes de cortar, o técnico usa:

• Metro e fita métrica: medições gerais de comprimento.
• Compassos: transferir medidas e traçar arcos e circunferências.
• Esquadros: verificar e marcar ângulos retos entre faces e constituintes.
• Graminhos: marcar linhas paralelas a uma face de referência, a uma distância fixa.
• Materiais de escrita (lápis, borracha): esboçar e anotar informações diretamente no desenho técnico.

Estas ferramentas voltam a aparecer no Bloco 10, agora para verificar em vez de marcar.

Desenhar no material as dimensões do molde

A terceira realização do referencial é desenhar no material as dimensões do molde e as partes que o constituem: passar o projeto do papel para a peça de madeira ou resina, já com a contração e a sobre-espessura aplicadas.

1. Escolher a face de referência de cada constituinte.
2. Marcar as cotas principais com metro e esquadro.
3. Traçar o plano de partição e as linhas de centro com o graminho.
4. Marcar a posição de furos, pinos guia e caixas de macho.
5. Rever todas as marcações contra o desenho antes de cortar.

A traçagem é o último ponto de controlo antes de o material ser irreversivelmente cortado.

Exemplo resolvido de traçagem

Constituinte de um modelo bipartido, com plano de partição a meio da peça:

1. A partir do desenho, a cota final é 505 mm (já com contração de ferro fundido aplicada).
2. Marca-se a linha de centro ao longo do comprimento, com o graminho apoiado na face de referência.
3. Marca-se o plano de partição, perpendicular à linha de centro, com o esquadro.
4. Marcam-se as posições dos dois pinos guia, simétricas em relação à linha de centro, a 20 mm de cada topo.
5. Confere-se cada marcação com o desenho técnico antes de qualquer corte.

Só depois desta verificação a peça segue para a execução.

Executar cada um dos constituintes

A quarta realização do referencial: transformar o material traçado em cada uma das peças (constituintes) do molde.

• Cortar em bruto, com margem, seguindo as linhas de traçagem.
• Desbastar as faces até às medidas finais, em garlopa e desengrosso.
• Furar para os pinos guia e outras ligações.
• Moldar ou laminar os constituintes em resina, quando aplicável, respeitando o tempo de cura.
• Verificar cada constituinte isoladamente antes de avançar para a montagem.

O critério de desempenho da UC exige cumprir os procedimentos em cada constituinte: a ordem e o rigor de cada etapa não são negociáveis.

Sequência de execução

Ordem recomendada para um constituinte de madeira:

Cortar em bruto → Desbastar (garlopa + desengrosso) → Furar
   → Ajustar saídas → Lixar → Verificar dimensões

• Nunca inverter desbaste e furação: furar antes de a face estar plana desalinha o furo.
• As saídas trabalham-se com formão e lixa, seguindo o ângulo definido no projeto.
• Só depois de cada constituinte passar no controlo dimensional (Bloco 10) é que se avança para a montagem.

Selecionar o tipo de ligação

A quinta realização do referencial é efetuar a montagem de todos os constituintes. Antes de montar, escolhe-se o tipo de ligação certo para cada junção:

A escolha certa depende de a ligação precisar de ser desmontada e do material dos constituintes a ligar.

Montar e alinhar o molde completo

1. Confirmar que cada constituinte já passou no controlo dimensional isolado.
2. Posicionar os constituintes segundo o plano de partição definido no projeto.
3. Inserir os pinos guia e confirmar o alinhamento entre as duas metades.
4. Aplicar as ligações definitivas (parafusos, colas ou pregos) na sequência correta.
5. Verificar de novo o conjunto montado antes de o entregar à moldação.

A montagem é a etapa final: um molde bem executado peça a peça, mas mal alinhado na montagem, continua a produzir peças fundidas fora de cota.

Instrumentos de controlo metrológico

O controlo metrológico acompanha todo o processo, da traçagem à montagem final, com os mesmos instrumentos usados para marcar:

• Metro e fita métrica: cotas gerais.
• Paquímetro (analógico ou digital): comprimentos, diâmetros e profundidades, com resolução típica de 0,05 mm.
• Compassos: comparação e transferência de medidas.
• Esquadros: verificação de ângulos retos entre faces e constituintes.
• Graminhos: confirmação de linhas paralelas à face de referência.

Verificar não é opcional: é o critério de desempenho que garante a conformidade dimensional do molde com o desenho técnico.

Exemplo resolvido: ler o paquímetro e verificar a conformidade

A escala fixa de um paquímetro mostra 34 mm antes do zero do nónio, e a sétima marca do nónio coincide com uma marca da escala fixa (resolução 0,05 mm).

1. Valor da escala fixa: 34 mm.
2. Valor do nónio: 7 × 0,05 = 0,35 mm.
3. Medida final: 34 + 0,35 = 34,35 mm.

O desenho técnico do constituinte pede 34,30 mm ± 0,20 mm, ou seja, entre 34,10 e 34,50 mm. Como 34,35 mm está dentro do intervalo, o constituinte está conforme.

Massas de reparação

Antes de pintar ou envernizar, corrigem-se pequenas imperfeições da madeira com massa de reparação:

• Preenche poros, fendas e pequenos defeitos de superfície.
• Aplica-se em camada fina, deixa-se secar e lixa-se rente à superfície.
• Uma superfície com poros por tapar absorve tinta de forma irregular e fica com um acabamento inconsistente.

O objetivo é uma superfície lisa e contínua, sem marcas que se transfiram depois para a peça fundida.

Tintas e vernizes

A camada final de tinta ou verniz protege o modelo e facilita o trabalho de moldação:

• Sela a madeira: reduz a absorção de humidade e a tendência a empenar.
• Reduz o atrito entre o modelo e a areia, facilitando a extração sem danificar a cavidade.
• Segue frequentemente uma convenção de cores da oficina (pode variar entre fundições): por exemplo, uma cor para superfícies em bruto e outra para superfícies a maquinar, o que ajuda depois na fundição a identificar de imediato o que vai à máquina.
• Aplicam-se demãos finas, com secagem completa entre cada uma.

Normas de segurança e EPI

A execução do molde usa máquinas rotativas, ferramentas cortantes e, por vezes, resinas com vapores: exige disciplina de segurança em todas as fases.

• Operar sempre de acordo com as instruções do manual do fabricante de cada equipamento.
• Nunca remover resguardos de proteção das máquinas.
• Ler a ficha de segurança de qualquer resina ou cola antes de a usar.

Gestão de resíduos e proteção ambiental

• Aparas e serrim de madeira: separados e encaminhados para reciclagem ou valorização energética.
• Resíduos de resina (embalagens, restos de mistura, catalisador): tratados como resíduos perigosos, nunca misturados com o lixo comum.
• Tintas, vernizes e solventes: armazenados em local ventilado, longe de fontes de ignição, e descartados segundo as normas de proteção ambiental.
• Manter a oficina organizada reduz o risco de acidentes e facilita a gestão correta dos resíduos.

Cumprir estas normas é uma das atitudes centrais da UC: responsabilidade e respeito pelas regras e normas definidas.

Normas da qualidade e boas práticas finais

• Conformidade dimensional: cada constituinte e o conjunto montado verificados contra o desenho técnico, com instrumentos calibrados.
• Rastreabilidade: registar as decisões tomadas (material, contração, sobre-espessura aplicada) para o molde poder ser reproduzido ou reparado.
• Rigor e sentido de organização: atitudes centrais da UC, presentes desde a análise do desenho até à montagem final.
• Sentido crítico: questionar um valor de medição estranho em vez de o aceitar sem verificar.

Um molde que cumpre estas normas não é só um molde correto hoje: é um molde que continua a produzir peças conformes, ciclo após ciclo.