Um dos processos mais versáteis e eficazes de fabricação atualmente é a fundição de metal, e aqui está o porquê. Este método, onde o metal derretido é derramado em um molde, remonta a milhares de anos.
A fundição de metal é usada há 6.000 anos em espadas e alianças de casamento, até rodas dentadas e parafusos. Hoje, a fundição de metais ainda é utilizada na produção de peças para diversas indústrias.
Fundições, ou as peças metálicas geradas durante o processo de fundição do metal, podem variar de alguns gramas a milhares de libras.
Tudo o que você deve saber sobre fundição de metal, como o que é fundição de metal, a história da fundição de metal e os tipos de fundição de metal, pode ser dividido da seguinte forma:
O que é fundição de metal?
O que é fundição de metal?
A fundição de metal é um tipo de processo de fundição em que o metal fundido líquido é derramado em um molde.
O interior do molde tem a impressão negativa da peça a ser produzida, de modo que quando o metal fundido esfria e solidifica dentro do molde, ele assume a forma final desejada da peça. A peça final pode então ser removida do molde.
Dependendo das peças que precisam ser fundidas e dos metais envolvidos, existem diferentes tipos de fundição de metal, cada um com sua vantagem especial. A variação no tipo pode ser enorme em relação aos padrões, moldes e técnicas de enchimento utilizadas.
Como funciona a fundição de metal?
O básico fundição de metal O processo descreve aquecer um metal, despejá-lo em um molde, esperar que ele esfrie e solidifique e, em seguida, remover a peça acabada do molde.
Na verdade, o processo real pode ter muitas etapas, e diferentes processos de fundição de metal funcionam de maneiras totalmente diferentes.
Abaixo está uma descrição simplificada do processo de fundição de metal. Observe que algumas etapas se aplicam de maneira diferente a diferentes variantes de elenco e algumas são simplesmente omitidas.
1. Criação de padrões: A maioria dos processos de fundição de metal exige a criação de um padrão ou duplicata da peça final a ser feita como molde. Os padrões são permanentes ou descartáveis e também podem ser feitos de cera, madeira, plástico e outros tipos de materiais.
2. Produção central: Algumas peças fundidas ocas podem exigir o desenvolvimento de um elemento interno sólido, conhecido como núcleo. Um núcleo é colocado dentro da cavidade do molde e define a geometria interna de uma peça fundida. Um exemplo é o de um núcleo cilíndrico dentro de um molde cilíndrico maior, que resultará em uma peça fundida em formato de tubo.
3. Fazendo o molde: Os moldes são preparados de forma diferente de acordo com o processo. Por exemplo, um molde permanente pode ser usinado a partir de um metal usando uma máquina CNC, enquanto um molde de areia é feito como uma mistura de areia e aplicado na parte externa do padrão. A fabricação de moldes é conhecida como fabricação de moldes e possui uma expertise específica.
4. Despejando no molde: É aquecido até a temperatura de fusão e despejado no molde ou pressionado nele. Na fundição por gravidade, o material fundido é derramado para baixo na cavidade, enquanto, na fundição sob pressão, uma alta pressão é usada para forçá-lo para dentro da cavidade, exigindo forças de fixação muito altas para manter a matriz segura.
5. Desenformando a peça: Assim que a peça fundida esfriar e endurecer, a peça é removida do molde. Nas fundições em areia, isso significa que o molde deve ser destruído para que a peça interna possa ser extraída; com moldes permanentes, as duas metades do molde metálico são abertas e reutilizáveis novamente.
6. Pós-processamento: As peças de metal fundido podem precisar de alguma limpeza, como a remoção de resíduos de molde, para estarem prontas para o uso pretendido ou outras operações de pós-processamento.
A história da fundição de metais
Hoje, peças complexas são criadas usando fundição de metal para equipamentos modernos, mas o processo não é nada novo. Na verdade, já se passaram mais de 6.000 anos desde a primeira fundição.
A peça fundida mais antiga conhecida é um sapo de bronze que se estima ter sido criado em 3.200 a.C. na Mesopotâmia.
Desde a sua invenção, a fundição de metal viajou por todo o mundo - do Egito à China, à Europa e depois à América. A primeira instalação de fundição da América foi criada em Saugus, Massachusetts, em 1645.
Avançando para quase 400 anos depois, a fundição de metal está hoje muito distante. Hoje, a tecnologia computacional e os padrões impressos em 3D podem permitir peças fundidas de metal muito mais complexas, detalhadas e precisas.
Os vários tipos de fundição de metal
Estes podem ser amplamente divididos em fundição de metal usando moldes reutilizáveis e fundição de metal usando moldes descartáveis.
Moldes descartáveis e moldes reutilizáveis são dois tipos diferentes de materiais e cada um se destina a diferentes peças de metal fundido.
Não importa qual dos dois acima é melhor para um determinado trabalho; a fundição de metal envolve despejar metal fundido líquido em um molde, permitindo que ele esfrie e endureça e, em seguida, remova o metal recém-formado do molde quando ele solidificar.
Abaixo estão alguns dos tipos de fundição de metal amplamente utilizados. Incluídos entre eles estão a fundição em areia, a fundição sob pressão e a fundição por cera perdida, também conhecida como fundição por cera perdida.
Fundição em areia
A fundição em areia é possivelmente o tipo de processo de fundição mais barato, mais amplamente utilizado e eficiente disponível.
É também a técnica de fundição de metal mais antiga usada, onde o primeiro uso registrado de fundição em areia remonta a cerca de 1540.
Como o nome indica, a fundição em areia utiliza areia para formar um molde. Na fundição em areia, um padrão é submerso em uma mistura à base de areia dentro de uma caixa especial de duas peças denominada frasco.
Areia é derramada ao redor do padrão para formar um molde. O padrão é retirado, deixando para trás uma cavidade de molde.
Agora o metal fundido é derramado na cavidade do molde; ele esfria e solidifica.
Fundição em areia verde, fundição a ar e moldagem em areia de resina são os três processos de fundição em areia mais comuns.
- A fundição em areia verde é um método que envolve areia úmida.
- A fundição a ar usa ligantes químicos para unir a areia de moldagem.
- A moldagem em areia de resina consiste em uma mistura de areia de quartzo e resina.
Fundição sob pressão
Quase todas as empresas industriais utilizam as vantagens da fundição sob pressão para peças, tornando este um dos tipos de fundição de metal mais importantes e amplamente utilizados para peças complexas de alta qualidade.
O processo de fundição sob pressão força o metal fundido em um molde de outro metal chamado matriz. Como o metal fundido é aplicado a uma pressão tão alta, características muito complexas podem ser fundidas em peças extremamente detalhadas.
A peça é então ejetada quando a matriz é aberta, uma vez que o metal fundido esfriou e solidificou.
Cada matriz ou molde é projetado especificamente e, portanto, o investimento inicial é mais caro em comparação com outras operações de fundição.
A fundição sob pressão normalmente resulta em custos unitários mais baixos para produções de alto volume, uma vez que as matrizes ou moldes podem ser reutilizados para produzir peças semelhantes em massa.
Um dos processos de fabricação de fundição sob pressão mais amplamente utilizados que contém alumínio e produz produtos de alumínio de alta qualidade é a fundição sob pressão de alumínio. Este processo é particularmente adequado para fazer o seguinte:
- Formas difíceis
- Incrível variedade de acabamentos de superfície
- Peças extremamente leves sem sacrificar sua resistência
- Peças e conjuntos resistentes à corrosão
Fundição de precisão (fundição por cera perdida)
A fundição de precisão pode criar peças metálicas muito precisas com excelente precisão dimensional. Também é conhecida como fundição por cera perdida.
Um dos processos com quase 5.000 anos de idade, mais adequado para formas complexas de objetos, a fundição por cera produz um acabamento superficial mais fino do que a fundição em areia.
O processo de fundição começa com a criação de um padrão usando cera. O padrão de cera é mergulhado em um material úmido semelhante a argila, conhecido como pasta.
Este é o material de investimento. O padrão deve ser mergulhado várias vezes para que haja uma boa camada externa.
Depois que o material de revestimento endurece, a cera é derretida a uma temperatura muito alta até derreter e escorrer do revestimento. É por isso que é conhecido como “cera perdida.” O metal fundido é derramado no molde e, depois que o metal endurece, a casca de cerâmica se rompe.
As peças de metal fundido têm menos extensões de acabamento devido ao acabamento superficial liso e à precisão dimensional; portanto, reduz o tempo total necessário para produzir o item.
Vantagens da fundição de metal
Existem inúmeras razões para escolher a fundição de metal em vez de outras opções de usinagem, como forjamento ou usinagem CNC. Alguns dos principais benefícios da fundição de metal incluem:
- Adequado para produção em massa
- Pode produzir peças enormes e pesadas
- Pode produzir peças com paredes muito espessas
- Adequado para grandes peças inteiras (em vez de componentes montados)
- Excelentes qualidades de rolamento
- Ideal para algumas ligas leves
- Versatilidade de materiais
As limitações da fundição de metal incluem defeitos inevitáveis, precisão dimensional limitada (em comparação com, por exemplo, usinagem CNC), trabalho intensivo e quantidades mínimas de pedido normalmente altas.
Qual material é usado na fundição de metal?
Um dos benefícios da fundição de metal é que uma variedade de metais pode ser usada. No entanto, os metais fundidos mais comumente usados são aço, aço inoxidável, alumínio, cobre, magnésio e zinco.
Estanho, ligas de chumbo e ferro também podem ser usados na fundição de metais. A temperatura necessária para derreter o metal depende do metal utilizado. Alguns metais demoram mais para aquecer do que outros.
Por que escolher a fundição de metal?
A fundição de metal tem sido usada ao longo da história para produzir peças que são impossíveis ou altamente caras de serem forjadas. Permite a produção precisa e eficiente de grandes quantidades de peças metálicas idênticas.
Como cada fundição de metal é feita a partir de um padrão e molde únicos, a fundição de metal é adequada para a produção de itens de pequena e grande quantidade.
Além disso, uma vez que as peças fundidas de metal eliminam sucata fundindo-as no processo de fundição, este processo permite que as sucatas metálicas sejam recicladas e utilizadas, reduzindo assim o desperdício.
Por que a fundição de metal é importante?
A fundição de metais é parte integrante da economia industrial americana, que proporciona quase meio milhão de empregos nos Estados Unidos.
As peças fundidas constituem quase 90% de todos os bens duráveis manufaturados e incluem desde automóveis, locomotivas, máquinas pesadas para construção até eletrodomésticos, armas, brinquedos e equipamentos médicos.
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Conclusão
A fundição de metais é um processo essencial com uma história rica e um futuro promissor.
O processo satisfaz os requisitos de qualquer indústria, desde a construção até a aeroespacial, moldando metal fundido em formas precisas e duráveis.
A fundição de metais é a espinha dorsal da inovação onde será utilizada tecnologia de aceleração, seguida pela produção de um componente de alta qualidade na fabricação de muitos componentes.
Pode ser visto como uma peça pequena e pode ser uma tentativa de construir um grande maquinário. As peças fundidas de metal são ótimas para todos os tipos de necessidades de fabricação.
