Processo de fundição de metal

A fundição é um dos primeiros métodos de moldagem de metal conhecidos pelos seres humanos. Geralmente significa despejar metal fundido em um molde refratário com uma cavidade do formato a ser feito e permitir que ele solidifique. Quandosolidificado, o objeto metálico desejado é retirado do molde refratário, quebrando o molde ou desmontando-o. O objeto solidificado é chamado de fundição. Esse processo também é chamado de fundação, e a fábrica moderna que se concentra na fundição de peças metálicas é chamadafundição.

1. História do Processo de Fundição
O processo de fundição foi provavelmente descoberto por volta de 3.500 aC na Mesopotâmia. Em muitas partes do mundo, durante esse período, machados de cobre e outros objetos planos eram fabricados em moldes abertos feitos de pedra ou cozidos.argila. Esses moldes eram essencialmente de peça única. Mas em períodos posteriores, quando era necessário fazer objetos redondos, tais moldes eram divididos em duas ou mais partes para facilitar a retirada dos objetos redondos.A Idade do Bronze (cerca de 2.000 aC) trouxe muito mais refinamento ao processo de fundição. Talvez pela primeira vez, foi inventado um núcleo para fazer bolsos ocos nos objetos. Esses núcleos eram feitos de barro cozido.Além disso, o processo cire perdue ou cera perdida foi amplamente utilizado para fazer ornamentos e trabalhos finos.

A tecnologia de fundição foi bastante aprimorada pelos chineses por volta de 1500 aC. Antes disso, não há evidências de qualquer atividade de fundição encontrada na China. Eles não parecem ter sido ótimosfamiliarizado com o processo cire perdue, nem o utilizou extensivamente, mas se especializou em moldes de múltiplas peças para fazer trabalhos altamente complexos. Eles gastaram muito tempo aperfeiçoando o molde até o último detalhe, de modo que dificilmentequalquer trabalho de acabamento foi necessário na fundição feita a partir dos moldes. Eles provavelmente faziam moldes contendo peças cuidadosamente ajustadas, em número de trinta ou mais. Na verdade, muitos desses moldes foram descobertosdurante escavações arqueológicas em várias partes da China.

A Civilização do Vale do Indo também é conhecida por seu uso extensivo de fundição de cobre e bronze para ornamentos, armas, ferramentas e utensílios. Mas não houve muita melhoria na tecnologia. Da variávelVários objetos e estatuetas que foram escavados nos locais do Vale do Indo, eles parecem estar familiarizados com todos os métodos de fundição conhecidos, como molde aberto, molde em peça e o processo cire perdue.

Embora a Índia pudesse ser creditada com a invenção do aço para cadinho, não havia muita evidência de fundação de ferro na Índia. Há evidências de que a fundação do ferro começou por volta de 1000 aC na Síria e na Pérsia. Parecequefundição de ferroa tecnologia na Índia está em uso desde a época da invasão de Alexandre, o Grande, por volta de 300 aC.

O famoso pilar de ferro atualmente localizado perto do minar Qutb, em Delhi, é um exemplo das habilidades metalúrgicas dos antigos indianos. Tem 7,2 m de comprimento e é feito de puro ferro maleável. Supõe-se que isto seja doperíodo de Chandragupta II (375-413 DC) da dinastia Gupta. A taxa de ferrugem deste pilar, que fica ao ar livre, é praticamente zero e mesmo a parte enterrada enferruja a um ritmo extremamente lento. Essedeve ter sido primeiro fundido e depois martelado até a forma final.

2. Vantagens e Limitações
O processo de fundição é amplamente utilizado na fabricação devido às suas muitas vantagens. O material fundido flui para qualquer seção pequena na cavidade do molde e, como tal, qualquer formato interno complexoou externo – pode ser feito pelo processo de fundição. É possível fundir praticamente qualquer material, seja ele ferroso ou não ferroso. Além disso, as ferramentas necessárias para moldar moldes são muito simples ebarato. Como resultado, para produção experimental ou produção de pequenos lotes, é um método ideal. É possível no processo de fundição colocar a quantidade de material exatamente onde é necessária. Como resultadoredução de peso no design pode ser alcançada.Fundiçõessão geralmente resfriados uniformemente em todos os lados e, portanto, espera-se que não tenham propriedades direcionais. Existem certos metais e ligasque só pode ser processado por fundição e não por qualquer outro processo como forjamento devido a considerações metalúrgicas. Podem ser feitas peças fundidas de qualquer tamanho e peso, até 200 toneladas.

No entanto, a precisão dimensional e o acabamento superficial alcançados porprocesso de fundição em areianão seria adequado para aplicação final em muitos casos. Para levar esses casos em consideração, alguns castings especiaisprocessos como fundição sob pressão foram desenvolvidos, cujos detalhes são fornecidos em capítulos posteriores. Além disso, o processo de fundição em areia exige, até certo ponto, muita mão-de-obra e, portanto, muitas melhorias são destinadas a ele,como moldagem de máquinas e mecanização de fundição. Com alguns materiais é muitas vezes difícil remover defeitos resultantes da humidade presente nofundições em areia.

3. Termos de elenco
Nos capítulos seguintes serão vistos os detalhes da fundição em areia, que representa o processo básico de fundição. Antes de entrar nos detalhes do processo, seria necessário definir uma série de palavras do vocabulário de elenco.apropriado.

Frasco– Um frasco de moldagem é aquele que mantém o molde de areia intacto. Dependendo da posição do frasco na estrutura do molde, ele é referido por vários nomes, como arrastar, lidar e bochechar. É feito de madeirapara aplicações temporárias ou, mais geralmente, de metal para uso a longo prazo.
Arrastar– Frasco de moldagem inferior
Lidar– Frasco de moldagem superior
Bochecha– Frasco de moldagem intermediário utilizado na moldagem de três peças.
Padrão– Padrão é uma réplica do objeto final a ser feito com algumas modificações. A cavidade do molde é feita com a ajuda do molde.
Linha de partição– Esta é a linha divisória entre os dois frascos de moldagem que compõem o molde de areia. No padrão dividido também é a linha divisória entre as duas metades do padrão
Placa inferior– Trata-se de uma tábua normalmente de madeira, que é utilizada no início da confecção do molde. O padrão é primeiro mantido na placa inferior, borrifada areia sobre ela e depois a compactação é feita no arrasto.
Enfrentando Areia– A pequena quantidade de material carbonáceo espalhado na superfície interna da cavidade de moldagem para dar melhor acabamento superficial às peças fundidas
Areia de moldagem– É o material refratário recém-preparado utilizado para fazer a cavidade do molde. É uma mistura de argila sílica e umidade em proporções adequadas para obter os resultados desejados e envolve opadrão ao fazer o molde.
Areia de Apoio– É o que constitui a maior parte do material refratário encontrado no molde. É feito de areia usada e queimada.
Essencial– É utilizado para fazer cavidades ocas em peças fundidas.
Bacia de Verter– Uma pequena cavidade em forma de funil no topo do molde onde o metal fundido é derramado.
Esporão– A passagem através da qual o metal fundido da bacia de vazamento chega à cavidade do molde. Em muitos casos, controla o fluxo de metal no molde.
Corredor– As passagens no plano de partição através das quais o fluxo do metal fundido é regulado antes de atingir a cavidade do molde.
Portão– O ponto de entrada real através do qual o metal fundido entra na cavidade do molde.
Terço– Chaplets são utilizados para apoiar núcleos dentro da cavidade do molde para cuidar do seu próprio peso e superar as forças metalostáticas.
Frio– Os resfriadores são objetos metálicos que são colocados no molde para aumentar a taxa de resfriamento das peças fundidas e fornecer uma taxa de resfriamento uniforme ou desejada.
Ascendente– É um reservatório de metal fundido fornecido na peça fundida para que o metal quente possa fluir de volta para a cavidade do molde quando houver redução no volume do metal devido à solidificação

4. Procedimento de fabricação de molde de areia
O procedimento para fazer um molde de areia típico é descrito nas seguintes etapas:

Primeiro, uma placa inferior é colocada na plataforma de moldagem ou no chão, uniformizando a superfície. O frasco de moldagem por arrasto é mantido de cabeça para baixo na placa inferior junto com a parte de arrasto dopadrão no centro do frasco no quadro. Deve haver espaço suficiente entre o padrão e as paredes do frasco, que deve ser da ordem de 50 a 100 mm. Areia seca é espalhada sobrea placa e o padrão para fornecer uma camada antiaderente. Areia de moldagem recém-preparada de qualidade necessária é agora despejada no arrasto e no padrão até uma espessura de 30 a 50 mm. O resto do frasco de arrasto écompletamente preenchido com a areia de reserva e compactado uniformemente para compactar a areia. A compactação da areia deve ser feita de maneira adequada para não compactá-la com muita força, o que dificulta o escape de gases,nem muito solto, para que o molde não tivesse resistência suficiente. Terminada a compactação, o excesso de areia do frasco é completamente raspado com uma barra chata até o nível das bordas do frasco.

Agora, com um fio de ventilação, que é um fio de 1 a 2 mm de diâmetro com ponta pontiaguda, são feitos furos de ventilação no arrasto em toda a profundidade do frasco, bem como no padrão para facilitar a remoção de gases durante a fundiçãosolidificação. Isso completa a preparação do arrasto.

O frasco de arrasto finalizado agora é rolado para a placa inferior, expondo o padrão conforme mostrado na foto. Usando uma mancha, as bordas de areia ao redor do padrão são reparadas e a metade do padrão é colocada sobreo padrão de arrasto, alinhando-o com a ajuda de pinos-guia. O frasco de cobertura no topo do arrasto está localizado alinhando novamente com a ajuda dos pinos. A areia seca da separação é espalhada por todo o arrasto e no padrão.

Um pino do canal de entrada para fazer a passagem do canal de entrada está localizado a uma pequena distância de cerca de 50 mm do padrão. Além disso, o pino levantador, se necessário, é mantido em um local apropriado e areia de moldagem recém-preparada semelhante a essado arrasto junto com a areia de apoio é borrifada. A areia é bem compactada, o excesso de areia raspado e furos de ventilação são feitos em toda a capa como no arrasto.

O pino do canal de entrada e o pino do riser são cuidadosamente retirados do frasco. Mais tarde, a bacia de vazamento é cortada próximo ao topo do canal. A capa é separada do arrasto e de qualquer areia solta na interface de arrasto e arrastoparte do arrasto é eliminada com a ajuda de foles. Agora, as metades do padrão de corte e de arrasto são retiradas usando as pontas de estiramento e batendo no padrão em toda a volta para ampliar ligeiramente a cavidade do molde, de modo que oas paredes do molde não são estragadas pelo padrão de retirada. Os corredores e as portas são cortados no molde com cuidado, sem estragar o molde. Qualquer excesso ou areia solta encontrada nos canais e na cavidade do molde é sopradausando o fole. Agora, a areia de revestimento em forma de pasta é aplicada em toda a cavidade do molde e nos canais, o que daria à peça fundida um bom acabamento superficial.

Um núcleo de areia seca é preparado usando uma caixa de núcleo. Após o cozimento adequado, é colocado na cavidade do molde conforme mostrado na foto. A capa é recolocada no arrasto cuidando do alinhamento dos dois por meio dopinos. Um peso adequado é mantido na tampa para cuidar da força metalostática ascendente durante o vazamento do metal fundido. O molde agora, como mostra a foto, está pronto para vazar.