O processo de fundição de metal é uma das tecnologias essenciais no mundo da manufatura. A fundição de metal constrói a maioria das estruturas metálicas das máquinas e equipamentos.
O que é fundição de metal
A fundição de metal é uma técnica contemporânea com uma longa história. O processo de fundição de metal cria peças metálicas despejando metal fundido em uma cavidade do molde, onde ele esfria antes de ser retirado do molde. A fundição de metal é um dos processos industriais mais antigos e impactantes da história.
Muitos itens de metal que usamos todos os dias mostram como funciona a fundição de metal. Os exemplos incluem peças de automóveis, rodas de trem, postes de iluminação e pedais de ônibus escolares. As fundições de metal também reciclam o metal. Isso economiza dinheiro em matérias-primas e reduz a sucata de metal em aterros sanitários.
Terminologia de fundição de metais
O termo "fundição de metal" é usado com frequência em metalúrgicas e indústrias. Você poderá entender melhor o processo de fundição de metal se compreender a linguagem comum utilizada nesse método. Seria útil se você dominasse primeiro toda essa terminologia para entender melhor a fundição de metal.
Fundição Moldagem
Um molde é uma cavidade em um material que aceita metal líquido e gera um produto resfriado na estrutura dessa cavidade. Os moldes não precisam ser complexos. Os fabricantes fazem lingotes de metal, como formas de pão, colocando o metal dentro deles e deixando-o esfriar.
Lidar e arrastar
O cope é a metade superior do molde na moldagem horizontal, enquanto o drag é a metade inferior.
Rampas de balanço
O balanço é a metade superior do molde na moldagem vertical, enquanto o carneiro é a metade posterior.
Núcleos de moldagem
A construção típica de um núcleo é essencial quando você precisa que um molde tenha vazios ou orifícios internos. A formação do espaço interno é como esses núcleos. Os núcleos são fáceis de manter quando se estendem além do molde. Você os mantém no lugar com estampas de núcleo, como em uma ponte, suspendendo o núcleo entre dois bancos.
Tolerância dimensional
A tolerância dimensional é uma consideração importante ao selecionar um procedimento de fundição. Ela se refere à quantidade de variação permitida no tamanho do produto acabado.
Acabamento de superfície
O acabamento da superfície é outro fator a ser considerado. Qual é o grau de granulação, irregularidade ou aspereza da superfície da peça fundida?
Seria melhor se você não fizesse uma aliança de casamento do mesmo material que uma panela de ferro fundido. Nesse caso, você usa a máquina para obter superfícies metálicas muito lisas, o que aumenta o custo. Se precisar de um acabamento brilhante e liso, a escolha de um processo de fundição com um acabamento mais refinado pode minimizar as despesas de usinagem.
Tipos de métodos de fundição de metais
Há milhares de shapers de metal disponíveis no mundo. O método de fundição de metal é uma parte fundamental da fabricação. Ele depende da complexidade das estruturas metálicas e dos projetos. A seguir, discutiremos os diferentes tipos de métodos de fundição de metal.
Moldes reutilizáveis
Um molde de metal reutilizável é o método mais comum de preenchimento do molde por gravidade, mas você também pode usar pressão de gás ou vácuo. As peças fundidas ocas podem ser usadas em uma versão do método de fundição por gravidade conhecida como fundição por lama.
As ligas de alumínio, magnésio e cobre são metais de fundição comuns. As ligas de estanho, chumbo e zinco e as ligas de ferro e aço também são adequadas para moldes de grafite.
Quando a injeção de metal começa, o processo de gravidade entra em ação. Primeiro, aqueça o molde a 150-200 °C (300-400 °F). Isso ajuda a suavizar o fluxo do metal e protege a peça fundida contra danos térmicos.
O método de molde reutilizável usa seis técnicas baseadas em tipos de molde e métodos de fundição.
Moldes permanentes
A composição permanente do molde tem vários pontos de fusão excelentes em comparação com o metal usado para preenchê-los. Derramar o metal em um estado fluido sem pressão externa é a etapa principal desse processo de fundição. Os trabalhadores devem projetar núcleos permanentes que sejam simples o suficiente para serem removidos da fundição concluída e reutilizados.
O processo de moldagem às vezes usa esses moldes para fundir ferro e ligas de baixa temperatura. O fluxo de trabalho industrial mais frequente usa plataformas giratórias em vez de linhas de montagem.
Cada molde passa para a próxima estação. Veja a seguir as etapas envolvidas:
Cubra o molde.
Instale os núcleos.
Feche o molde.
Despeje o material.
Abra o molde.
Ejete a peça fundida.
Moldes semipermanentes
A fundição de molde semipermanente e a fundição de molde permanente diferem principalmente em seu uso de núcleos. Na fundição de molde semipermanente, os núcleos podem ser substituíveis por núcleos de areia. Os núcleos de areia permitem formas de núcleo mais complicadas porque não exigem a recuperação intacta do molde final.
Se for deixado um orifício no molde para extrair os núcleos, eles podem ser "sacudidos" em uma mesa vibratória e drenados como areia em uma ampulheta. Somente a peça fundida contra o molde de metal tem a tolerância, a densidade e os benefícios estéticos da fundição de molde permanente.
Fundição de lama
Esse processo de fundição cria peças ocas ao cobrir o interior do molde com metal. Isso forma uma "pele" de metal e elimina a necessidade de núcleos. Dependendo da rapidez com que o metal ou outro material endurece, há várias abordagens para a fundição de lama.
Uma abordagem envolve despejar pequenos volumes de líquido em um molde e girá-lo para revestir o interior com metal. Em outra, o fundador pode encher o molde e, em seguida, despejar o material excedente quando um determinado período de tempo tiver passado. Metais como zinco, alumínio e estanho são rotineiramente fundidos.
Fundição centrífuga
Esse processo de fundição usa um molde resfriado a água. Ele gira rapidamente em torno de seu eixo central enquanto o metal líquido é derramado. Esse método é conhecido como fundição centrífuga. O metal líquido é puxado em uma camada igual pela superfície do molde por meio da força centrífuga. A fundição final deve ter geometrias uniformes em torno do eixo de rotação para que essa abordagem funcione. Como resultado, esse método de fundição é adequado para moldes que são geralmente cilíndricos ou circulares, como tubos ou anéis.
Fundição sob pressão
Além da gravidade, as tecnologias de fundição sob pressão regulam o fluxo de metal em um molde permanente. Na fundição sob pressão, são empregadas forças de ar ou gás, vácuo, mecânicas ou centrífugas. Essas técnicas ajudam as fundições a controlar a rapidez com que o molde é preenchido. A gravidade puxa com a mesma força, mas outras forças podem mudar.
Fundição sob pressão
As máquinas de fundição sob pressão consistem em três partes principais: uma bacia para metal fundido, um molde de duas placas e um sistema de injeção. O sistema de injeção puxa o material e o empurra para dentro do molde sob pressão.
Ele usa um molde aberto para iniciar o processo de fundição sob pressão. Os bicos pulverizam um lubrificante no molde para evitar que o item grude. Esse processo veda os dois lados do molde e injeta o molde fechado com um bocal de pressão. Antes de o molde abrir, ele dá ao novo fundido a chance de esfriar. A nova peça fundida é empurrada para fora do molde por pinos ejetores, e o processo começa novamente.
Moldes descartáveis
Quando se trata de fundir metais ferrosos, as tecnologias de moldes descartáveis são as aparentes vencedoras. Elas são mais econômicas, pois não precisam suportar altas temperaturas.
Fundição em areia
O processo mais comum de fundição de metal é a fundição em areia. É um processo com três mil anos de idade. A prova mais antiga de fundição em argila aparece na China durante a dinastia Shang (de 1600 a 1046 a.C.).
Esse método ainda é popular por boas razões: a areia é barata, fácil de encontrar, flexível e pode resistir ao calor.
Esse processo sacode os núcleos de areia, que são fáceis de remover porque uma mesa vibratória pode removê-los. As corrediças e portões, que guiam o metal para dentro da cavidade do molde, são cortados à mão por um moldador especializado ou incluídos no projeto.
Moldagem de conchas
A moldagem em concha é uma técnica de fundição em areia que permite tolerâncias dimensionais mais rígidas. É comparável à moldagem em areia, com a exceção de que ela mistura a areia com uma resina.
Sobre cada lado do padrão de moldagem de metal quente, ele derrama uma combinação de areia e resina. Essa mistura derrete em uma concha e esfria. Ela une as "conchas" do molde e é frequentemente mantida por um frasco de areia.
Essas conchas produzem um molde altamente preciso porque a resina fornece suporte extra às superfícies internas.
Fundição por revestimento (cera perdida)
A fundição em areia é, de longe, o método mais popular de fundição de metal, mas tem uma desvantagem que a torna inadequada para algumas aplicações.
Nesse processo, você deve remover os padrões de fundição em areia dos moldes que eles geram, o que pode ser demorado.
Os fabricantes de moldes precisam avaliar os requisitos do molde em cada etapa da fundição. Isso inclui a verificação das necessidades de rascunho, posições da linha de partição, gates, risers e núcleos.
A técnica de cera perdida, de revestimento ou de fundição de precisão oferece uma alternativa à fundição em areia. Ela funciona com muitos metais, inclusive ligas ferrosas de alto ponto de fusão. Esse método também ajuda a evitar alguns problemas de modelagem encontrados na fundição em areia.
Molde completo ou espuma
Esse processo de fundição usa uma mistura de areia e métodos de fundição de investimento em todo o molde ou processo de fundição de espuma. No entanto, ele usa espuma de poliestireno no design.
Esse processo pode tornar o padrão espumado completo com um sistema de porta e corrediça e a eliminação de tolerâncias de calado.
Ele pode remover o desenho antes do preenchimento. Mas para algumas espumas, você pode deixar parte do desenho no molde. Isso ajuda a vaporizar rapidamente quando o metal quente é adicionado.
Processo de fundição de metais
Criação de padrões - Um padrão é um modelo em escala do exterior da peça fundida. Madeira, metal, plástico e gesso são materiais comuns para desenhos. A modelagem é fundamental para a fabricação de peças industriais. Cálculos precisos são essenciais para garantir que as peças se encaixem e funcionem corretamente.
Criação de núcleo
Se a fundição for oca, ela usa um pedaço extra de areia ou metal (chamado de núcleo) para esculpir a forma interna. Os núcleos são geralmente robustos, mas dobráveis, permitindo que sejam removidos da fundição final com facilidade.
Moldagem
Imagine-se indo para a praia em direção à água para visualizar o processo de fundição de metal até o momento. Examine uma pegada que você deixou na areia úmida.
O núcleo seria seu pé, e a impressão em areia seria um molde de seu pé. A moldagem é um procedimento de várias etapas que usa areia de moldagem para criar um molde em torno do desenho.
Um frasco é uma estrutura que segura um molde durante a fundição. A areia verde, também conhecida como areia de moldagem, não contorna o desenho no frasco. Fundição em areia metálica é o termo para esse processo. O desenho pode ser apagado depois de compactar a areia com força, mas o molde permanecerá.
Ele também cria um molde de metal de duas peças, não destrutível. Esse molde pode fundir repetidamente peças idênticas para uso industrial.
Derretimento e vazamento de metal fundido
Depois de aquecer o metal, ele é despejado no orifício do molde e endurece. E, depois que a peça fundida se forma, ocorre o processo de agitação. Nesse momento, ocorre a vibração do molde para remover a areia da peça fundida.
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Normalmente, ele coleta a areia removida, resfria e a recicla para uso em fundições subsequentes. O condicionador de fundição em areia VIBRA-DRUM® melhora a separação da areia das peças fundidas. Ele resfria a areia e as peças fundidas, drena a umidade e mantém as peças fundidas protegidas contra danos. O resultado é uma fundição de metal limpa e uma areia pronta para a restauração.
Limpeza
Essa etapa retira a peça de metal fundido do molde e a prepara nesse estágio final. Depois disso, o objeto é limpo de qualquer material de moldagem e as bordas ásperas são eliminadas durante a preparação.
Comparação dos processos de fundição
É vantajoso consultar os fabricantes para determinar a maneira mais econômica de fundir um projeto. Em geral, funde-se metais ferrosos com moldes descartáveis. Os metais não ferrosos têm mais opções, mas há exceções a essa regra.
Entender as necessidades do projeto o ajudará a escolher o melhor método de fundição. É necessário que o projeto tenha o tamanho exato? Qual deve ser a espessura das paredes? Qual será o tamanho e o peso da peça fundida acabada? E quanto ao acabamento da superfície?
Saber as respostas a essas perguntas pode ajudar um projetista inteligente. Isso permite que ele entenda e oriente seu produto durante o processo de fundição. Dessa forma, ele pode escolher o melhor e mais econômico método para o trabalho.
Verão
A maioria dos equipamentos mecânicos que usamos hoje, como veículos e máquinas de lavar, depende da fundição de metal para suas peças metálicas.
Atualmente, a tecnologia de fundição de metais alcança alta precisão e tolerâncias estreitas. Isso se deve ao design computadorizado e aos métodos modernos de fabricação de núcleos e moldes complexos. Como resultado, os produtos de metal fundido de hoje são muito diferentes daqueles feitos há 100 anos. A fundição de metal na era moderna é um exemplo de inovação em ação.
Como resultado, acreditamos que este artigo servirá como a referência mais abrangente sobre métodos de fundição de metal para você.