Fundição (metal)

Derramando ferro fundido em um molde de areia
Sequência do processo ao lançar soldadinhos de chumbo

A fundição (também a fundição ou o trabalho ) de metais e ligas é um processo de fabricação no qual as peças ( fundições ) são feitas de metal líquido - o fundido . No processo mais comum - fundição sob pressão realizada em fundições - o fundido é derramado em um molde oco , no qual se solidifica . A superfície interna do molde oco é o negativo da superfície externa da peça fundida.

A fundição pertence ao grupo principal de conformação primária e é o grupo de processo mais importante dentro deste. Para fundição de materiais não metálicos, consulte Fundição (arquétipo) .

O processo de despejar o fundido nos moldes é chamado de fundição . Toda a cadeia do processo de moldagem, desde a matéria-prima até a fundição, inclui também a construção dos moldes , a produção de modelos , a fusão dos materiais e o tratamento por fusão , bem como o pós-tratamento: desmoldagem, tratamento térmico e fettling . Este último inclui a remoção de comportas e alimentadores que são usados ​​apenas para fornecer fundição, mas não fazem parte da fundição, desaragem, rebarbação , desincrustação e reparo de defeitos de fundição .

Quando o ferro é extraído do minério , o metal líquido é fundido em barras ou pigs ( lingotamento ) ou em fios sem fim ( lingotamento contínuo ). Os pigs são posteriormente processados ​​nas fundições, onde o ferro é fundido novamente. Dos processos de fundição ali utilizados , os mais importantes são a fundição em areia , onde se utilizam moldes feitos de areia, e a fundição sob pressão , em que o fundido é prensado por um pistão em um molde permanente que é usado várias vezes.

Os materiais de fundição mais importantes para fundições são ferro fundido com uma participação em massa da produção total em fundições de cerca de 75% e ligas de alumínio . As propriedades do material que são importantes para a fundição são resumidas na capacidade de fundição .

As empresas de fundição e fornecimento são resumidas sob o termo "indústria de fundição", que por sua vez é agrupada na Alemanha na Associação Federal da Indústria de Fundição Alemã .

história

Fundição no Egito antigo: aquecimento da fornalha com fole no canto superior esquerdo, remoção do recipiente com fundido da fornalha na parte inferior esquerda

Pré-história e história inicial

A fundição origina-se da Idade do Cobre , período de transição do Neolítico para a Idade do Bronze . Os primeiros metais já eram conhecidos na Idade da Pedra. Ouro , prata e cobre ocorreram na natureza em uma forma digna , ou seja, metálica . O cobre era inicialmente trabalhado por martelagem, o que o tornava muito quebradiço e frágil. Portanto, inicialmente foi usado apenas como joalheria; Todos os metais conhecidos não podiam ser usados ​​para ferramentas devido à sua baixa dureza e resistência. Com o desenvolvimento dos fornos de fusão (os chamados fornos de cadinho ) por volta de 3000 aC. AC - primeiro na China e na Índia - tornou-se possível fundir metais e extrair cobre do minério de cobre. No entanto, o cobre tem sido um problema para a fundição, pois tem tendência a borbulhar. Ele também tem um alto ponto de fusão e é relativamente viscoso. Desde 1500 AC Portanto, foles eram usados ​​em vez de zarabatanas no Egito. O avanço decisivo veio com a técnica de liga: a liga do estanho resultou no bronze , que é excelente para fundição, é significativamente mais duro e mais forte do que o cobre e, portanto, também é adequado para ferramentas. O bronze substituiu assim a pedra como o material de ferramenta mais importante. Bronze, prata e ouro foram usados ​​para fundir arte, bronze também para a fabricação de armas e ferramentas. Esses metais também eram processados ​​por forjamento e cravação , mas o processo mais importante era a fundição. Como o forno de fusão evoluiu do forno de cerâmica, os primeiros metalúrgicos também estavam familiarizados com a construção de moldes de cerâmica.

Antiguidade

Na antiguidade, o bronze foi substituído pelo ferro como o material mais importante, que não poderia ser fundido na Europa até a Idade Média, enquanto os chineses utilizavam a tecnologia por volta de 500 aC. Governado. A fundição de bronze ainda era usada e desenvolvida no artesanato . As estátuas de bronze tornaram-se maiores e mais complexas no decorrer da antiguidade. Inicialmente, apenas figuras enormes com cerca de 30 cm de altura foram feitas. Mais tarde, o elenco de peças ocas (gerenciados fundição oca ), que uma parte muito material e peças muito maiores permitidos, incluindo tamanho de vida estátuas equestres. O processo de cera perdida foi utilizado : um revestimento de cera foi colocada sobre uma base de argila em que a forma a ser fabricado foi incorporada. Em seguida, essa camada foi cercada com outra camada de argila. O fundido foi derramado na camada intermediária de cera, que o queimou. Em um desenvolvimento posterior do processo, as estátuas foram colocadas em partes individuais, como braços ou cabeças, e soldadas. Se as peças individuais falhassem, o molde inteiro não precisava ser refeito.

meia idade

Na Alta Idade Média, graças aos novos fornos de cuba , os precursores dos fornos de cúpula , a produção de ferro fundido ( ferro fundido , mas não maleável), que agora era usado na fundição artística, teve sucesso pela primeira vez . Além disso, os foles eram cada vez mais acionados pela energia hidráulica. Ferro fundido e ferro forjado às vezes eram produzidos nos mesmos fornos de cuba. Alguns dos moldes foram construídos na fundição e transportados para os fornos, e parte do ferro fundido foi derretido novamente nas fundições. A fundição do sino adquiriu especial importância .

Idade Moderna

A arma Dardanelos de 16,8 t . Fundição em bronze do século XV.

Os primeiros canhões do início da era moderna foram forjados com tiras de chapa de ferro forjado , mas isso era caro. Depois disso, a fundição de bronze ganhou importância. Os canhões de bronze foram feitos primeiro na fundição total e depois perfurados, depois foram fundidos sobre um núcleo e o furo existente foi apenas perfurado, o que economizou massa de fundição e tempo de usinagem. Pouco antes da industrialização, canhões de ferro fundido também foram lançados sobre um núcleo e, em seguida, perfurados.

Barroco

Idade industrial

Durante a industrialização, o ferro fundido tornou-se um importante material de construção . Às vezes, pontes inteiras eram feitas a partir dele. No final do século 19, novos materiais fundidos foram descobertos com alumínio e magnésio . Já na série 1900, as peças para a indústria automotiva eram fundidas em alumínio, mas aplicações maiores não surgiram até meados do século XX.

Na década de 1970, o desenvolvimento da simulação moderna de FEM tornou possível simular e otimizar o processo de fundição .

Procedimentos concorrentes

Muitos processos de fabricação podem ser usados ​​alternativamente. A fundição compete principalmente com a conformação ( forjamento ) e usinagem (torneamento, furação, fresamento, retificação). No entanto, estes requerem matéria-prima na forma sólida, que normalmente era produzida por fundição. Mesmo formas muito complexas podem ser produzidas durante a fundição e é adequado para grandes séries. Peças pequenas e médias têm maior probabilidade de serem forjadas ou usinadas.

Os materiais com um ponto de fusão muito alto geralmente são fabricados com a metalurgia do pó . Em vez de fundir, pó de metal é usado. A impressão 3D é uma alternativa para peças individuais .

Significado econômico

A fundição de peças complexas tem a vantagem sobre outros métodos de produção, pois compreende apenas relativamente poucas etapas do processo e reduz o consumo de material que B. surge durante a fresagem. Mesmo com a geometria do componente com peso otimizado, conforme exigido na construção de aeronaves ou na tecnologia médica para fundição de titânio , a fundição está se tornando cada vez mais importante em comparação com a usinagem. A participação da produção das fundições na produção total da indústria de manufatura na Alemanha representa apenas cerca de um por cento, mas há inúmeras indústrias de que as fundições precisam como fornecedores. Os principais clientes são a indústria automobilística (com forte tendência de crescimento nas últimas décadas) e a engenharia mecânica com mais de 50%. Por outro lado, a demanda da indústria de carvão e aço por peças fundidas caiu drasticamente.

Em 2011, o número de funcionários na Alemanha era de 78.000, trabalhando em cerca de 500 fundições. O volume de produção é especificado na fundição como a massa total das peças. Em 2011, foram 5,8 milhões de toneladas para a Alemanha. A produção anual mundial de peças fundidas em 2013 foi de mais de 100 milhões de toneladas. Em 2013, a China foi o maior produtor com 42,5 milhões de toneladas, seguida dos EUA (12,8 milhões de toneladas) e da Índia (9,3 milhões de toneladas). Em seguida vêm Japão, Alemanha e Rússia com 5,3 a 4,3 milhões de toneladas.

Perspectivas de desenvolvimento

Somente os fabricantes de veículos alemães obtêm cerca de 3 milhões de toneladas da produção das fundições alemãs. Isso mostra que a indústria provavelmente será severamente afetada pela implementação da eletromobilidade , o que levará à eliminação de componentes mecânicos pesados ​​(motor, transmissão, etc.). O foco da produção de automóveis também está mudando para a Ásia. Outra tendência importante é o desenvolvimento de peças fundidas leves. A fundição à mão de grandes itens individuais e pequenas séries foi em grande parte descontinuada na Alemanha por razões de eficiência, o que significa que grandes itens individuais fundidos à mão agora muitas vezes têm que ser obtidos no exterior (por exemplo, Brasil).

Precisões alcançáveis ​​e produtividade

Ferro fundido virabrequim . As áreas escuras foram criadas por derramamento, as áreas brilhantes foram retrabalhadas por esmerilhamento . As diferentes rugosidades da superfície podem ser vistas claramente na visão ampla.

As precisões alcançáveis ​​são geralmente baixas. As tolerâncias ISO estão entre IT16 e IT11 (as pequenas são mais precisas), com medidas especiais também IT10. As precisões no forjamento são comparáveis ​​(forjamento de precisão até IT8) na usinagem significativamente melhor com IT7 a IT6, razão pela qual as peças fundidas são freqüentemente retrabalhadas. Novos desenvolvimentos na tecnologia de fundição tentam manter esse retrabalho o mais baixo possível. Assim como no forjamento, a rugosidade da superfície é relativamente alta, com profundidades médias de rugosidade de 63 µm a 1000 µm; para usinagem, está entre 10 µm e 0,25 µm.

Os processos de fundição em série, como fundição sob pressão, são muito produtivos. Em contraste, a fundição a vácuo é um processo de fundição de precisão de peças individuais, pequenas séries ou protótipos feitos de plástico.

Balanço de energia e utilização de materiais

A utilização do material é muito boa tanto na fundição quanto no forjamento. Apenas cerca de 10% do material é perdido, durante a usinagem, às vezes mais da metade da peça bruta é removida em forma de cavacos. Apesar da grande quantidade de energia necessária para a fusão, a fundição, assim como o forjamento, é, portanto, muito eficiente em termos de energia se toda a cadeia de processo até o componente acabado for considerada, enquanto a usinagem requer cerca de três vezes mais energia.

Espectro da peça de trabalho e áreas de aplicação

Uma ampla gama de peças de trabalho pode ser produzida com fundição. Algumas peças pequenas pesam apenas alguns gramas, as maiores, mais de 200 toneladas. A variedade de formas que podem ser produzidas é dificilmente limitada, especialmente superfícies de forma livre, isto é, superfícies curvas tridimensionais são possíveis. Produtos importantes são sinos (feitos de fundição de sino ), implantes e próteses , estátuas de bronze (feitas de fundição de bronze ) e outras peças fundidas artificiais , caixas para bombas, engrenagens e motores elétricos, impulsores , hélices de navios e pás de turbinas para a indústria aeroespacial feitas de titânio ou níquel. Para o setor consumidor mais importante da fundição, a indústria automotiva, são as rodas , peças de chassis como discos de freio , cubos e elos da suspensão , blocos de motor , virabrequins , cabeçotes de cilindro , coletor de escapamento e muitas outras peças são feitas, muitas vezes, por areia fundição (ferro fundido) ou fundição sob pressão (alumínio).

  • Sino, ainda com forma e portão parcialmente preservados

  • Parte de um turbocompressor .

  • Lâmina da turbina (esquerda) e modelo de cera

  • Peça de alumínio fundido (parte de um ventilador do aspirador)

  • Bloco de motor

  • Peça automática em alumínio ( suporte de haste )

Gama de materiais - materiais fundidos e capacidade de fundição

Os materiais usados ​​na fundição são referidos como material fundido ou liga fundida, sua adequação para fundição como fundição .

De longe, o material fundido mais importante com uma participação de 75% é o ferro fundido , uma liga de ferro com pelo menos 2% de carbono (geralmente em torno de 4,3%). A 1200 ° C, tem um ponto de fusão significativamente mais baixo do que o aço (1500 ° C), que contém menos de 2% de carbono. Além disso, o ferro fundido é muito fácil de fundir: o fundido é muito fino e tem boas propriedades de enchimento do molde. O encolhimento e encolhimento durante o resfriamento e solidificação são baixos. Além disso, o ferro fundido tem propriedades de desempenho muito boas, incluindo resistência ao desgaste e amortecimento de vibrações. A maioria dos tipos de ferro fundido ainda contém cerca de 2% de silício, o que melhora a capacidade de fundição. O ferro fundido é preferencialmente fundido em moldes de areia ( fundição em areia ).

O segundo material fundido mais importante, medido como a fração de massa da produção total em fundições, é o alumínio fundido , uma liga de alumínio que ainda contém silício, magnésio ou cobre. Eles derretem a cerca de 570 ° C e também são muito fáceis de fundir. Ligas de alumínio fundido também podem ser usadas para componentes de filigrana cujas formas não seriam completamente preenchidas por outros materiais. Ligas de alumínio são preferidas para fundição sob pressão .

O aço fundido e as várias ligas de cobre ( latão , bronze , bronze ) ainda apresentam porcentagens de um dígito . Os implantes médicos, mas também as peças de aeronaves, são parcialmente fundidas em titânio , mas a parte fundida de titânio está classificada em "Outro" nas estatísticas de fundição e, por outro lado, apenas cerca de 2% do titânio é processado por fundição porque tem um ponto de fusão muito alto ponto e sua fusão tende a absorver oxigênio, o que leva à fragilização no estado sólido.

Processo de fundição

Existem vários processos de fundição diferentes que podem ser classificados de acordo com vários critérios.

Fundição contínua

Derramando em moldes, que correspondem em grande parte à forma da peça acabada, a moldagem , que é usada com mais freqüência. Além disso, há a fundição em barras ou placas , a fundição de lingotes e a fundição de fios contínuos, teoricamente sem fim, a fundição contínua .

Dependendo do tipo de enchimento do molde, é feita uma distinção entre fundição por gravidade , o processo padrão em que o fundido cai no molde devido à ação da gravidade, bem como fundição centrífuga com forças centrífugas (para peças rotativamente simétricas) e pressão fundição , em que o fundido é empurrado para o molde pela pressão do pistão é pressionado.

Uma divisão particularmente importante distingue entre processos com moldes que são usados ​​apenas uma vez e são destruídos quando as peças fundidas são removidas ( molde perdido ) e moldes permanentes que são usados ​​várias vezes:

  • Lançamento com formas perdidas. Os modelos são usados ​​para fazer os moldes. Uma outra distinção é feita se os modelos podem ser usados ​​uma vez ( modelo perdido ) ou repetidamente ( modelo permanente ) .
    • Fundição com moldes perdidos e modelos permanentes: Também é conhecida como fundição em areia porque os moldes são feitos de areia. Dependendo do tipo de produção do molde, é adequado para peças individuais e peças em série, bem como para quaisquer dimensões da peça e, portanto, é de grande importância econômica. Vários componentes de veículos são fabricados dessa forma. Como a areia é muito resistente à temperatura, ela é usada principalmente para vazar ferro fundido e aço fundido.
Fundição sob pressão de acordo com o processo de câmara fria (usado para alumínio)
  • Fundição com moldes perdidos e modelos perdidos: Inclui o processo de cera perdida ( fundição de investimento ) e fundição de molde completo . Na fundição, os modelos são feitos de cera e recobertos com argila ou cerâmica. Em seguida, a cera é derretida e o molde é preenchido com o fundido. É adequado apenas para pequenas quantidades e pequenas dimensões da peça, mas atinge alta qualidade. Na fundição total, os moldes são confeccionados em isopor , envoltos em qualquer material de moldagem e a seguir, sem retirar os modelos, despejados fundidos sobre eles, que queimam os modelos. É adequado para pequenas quantidades e também peças fundidas muito grandes.
  • Fundição com moldes permanentes. Eles são feitos principalmente de aço. Eles se desgastam quando entram em contato com o fundido, o que significa que as peças de trabalho têm uma qualidade de superfície e precisão de forma inferiores do que as formas perdidas. No caso de materiais de baixo ponto de fusão, como o alumínio, eles podem ser derramados com muita frequência, mas com menos frequência no caso de materiais de alto ponto de fusão, como o cobre. Como as formas permanentes são muito caras, o número de peças tem um forte efeito no preço unitário.

Há também uma série de processos especiais, tais como Thixocasting , Vacuralgießen e aperto de fundição .

Cadeia de processo na fundição

A cadeia de processo na fundição consiste em

  • a preparação com a produção dos moldes e a fusão dos materiais,
  • a fundição, que inclui o preenchimento do molde e solidificação do fundido, bem como
  • pós-tratamento: desmoldagem, fettling e tratamento térmico.

preparação

Para se preparar para o processo de fundição real, a fundição, os moldes são construídos para os quais os modelos são feitos de antemão. Para poder produzir cavidades nas peças, machos são produzidos e colocados nos moldes. O derretimento é preparado em paralelo a essas tarefas.

Modelagem

Os modelos de cera para fundição de investimento são esculpidos manualmente a partir de um modelo de cera ou feitos por fundição usando um modelo mestre. Com a fundição do molde completo, os modelos de isopor são cortados em blocos e, às vezes, também montados a partir de peças individuais e colados. Os modelos permanentes para fundição em areia podem ser feitos de madeira, cerâmica ou metal, que podem ser usados ​​de forma diferente. Em alguns casos, os modelos de madeira baratos só podem ser usados ​​cinco vezes, os modelos de metal com muito mais frequência.

Fabricação de moldes e preparação de materiais de moldagem

Forma perdida
e: enema ;
w: alimentador;
k: core

As formas permanentes são forjadas ou fresadas em aço e podem custar vários 100.000 euros. As formas perdidas são feitas de material de moldagem , principalmente areia, que é mantida unida com pequenas quantidades de argila e água. As formas podem ser fresadas a partir de areia solidificada ( fresagem de material de moldagem direta ). Alguns deles são feitos por impressão 3D. Normalmente, no entanto, os modelos são usados ​​para a construção de moldes, sobre os quais o material de moldagem é colocado. O material de moldagem ainda solto deve então ser solidificado, para o qual vários processos diferentes podem ser usados. Isso inclui agitação e prensagem simples, que são usadas na produção em série porque podem ser automatizadas ( moldes de máquina ). Ao moldar uma máscara , uma camada relativamente fina de material de moldagem é colocada sobre o modelo e saturada com resina. Estes endurecem no forno.

Os moldes não devem apenas conter a forma das peças a serem fabricadas, mas também aberturas adicionais para alimentação do fundido. A cavidade na qual o fundido é derramado é chamada de portão . Depois que o molde é preenchido, o volume do líquido resfriado é reduzido, razão pela qual mais material precisa fluir para o molde. Muitas vezes, uma única porta não é suficiente, razão pela qual os chamados alimentadores são adicionados, que são removidos com a porta após a solidificação. No caso mais simples, a comporta consiste em uma abertura diretamente acima da cavidade para a peça de trabalho. Uma melhor qualidade da peça de trabalho pode ser alcançada se o fundido cair no chão em um eixo separado e fluir para a peça de trabalho pela lateral. Existem inúmeras variantes de forma, tamanho e número de alimentadores e comportas, pois têm grande influência na qualidade do componente.

Fabricação do núcleo e preparação do material de moldagem do núcleo

Caixa superior e inferior para fundição em areia com inserções e risers

Os núcleos são necessários para poder fabricar peças fundidas com cavidades. Os grãos são colocados nos moldes e removidos depois de solidificados. No caso dos moldes permanentes, os machos normalmente também são de metal e, no caso dos moldes de areia, são de areia. Eles também são destruídos após a fundição. Os núcleos também são necessários para cortes inferiores .

Preparação de derretimento

Trabalhadores em um forno elétrico / de fusão por indução

A preparação da fusão inclui a composição das matérias-primas, fusão em fornos e tratamento por fusão.

Os metais podem ser usados ​​como matéria-prima diretamente nas fundições, mas maiores quantidades de sucata são processadas na fundição . A indústria é caracterizada por uma alta taxa de reciclagem. Parte da sucata é produzida na própria fundição; isso inclui peças fundidas defeituosas, bem como os sistemas de alimentação e comporta removidos que funcionam como material de ciclo. Sucata velha de componentes usados ​​e triturados também é processada.

Para obter uma liga com a composição desejada, diferentes matérias-primas devem ser misturadas. Essa mistura é conhecida como gênero . Um software especial pode ser usado para calcular quais quantidades são necessárias em quais proporções para a cobrança mais barata.

Vários fornos industriais são usados para derreter os metais . O forno de cúpula , o forno elétrico a arco e o forno de indução são de particular importância . Eles são adequados para diferentes materiais. As cúpulas são usadas para materiais ferrosos, fornos elétricos a arco para aço e metais não ferrosos, mas ambos são usados ​​apenas para fusão. Fornos de indução e fornos de resistência também são adequados para manter o fundido quente. Cerca de 60 a 70% da necessidade de energia de uma fundição se deve ao derretimento.

Isso é seguido pelo tratamento de fusão . Várias substâncias são adicionadas ao fundido para impedi-lo de reagir com o oxigênio do ar e, de outra forma, mudar involuntariamente. Quando os fundidos são inoculados , são adicionadas substâncias estranhas que afetam a solidificação e, portanto, a dureza e a resistência da fundição acabada.

Na maioria das vezes, os metais são derretidos na fundição, às vezes na aciaria ou na fundição e depois transportados para a fundição por transporte de metal líquido .

Elenco

Derramando alumínio líquido

O enchimento do fundido no molde é chamado de fundição. Depois disso, e em alguns casos paralelos a isso, o fundido solidifica. Esses processos têm uma influência decisiva na qualidade das peças fundidas. O fundido pode ser despejado no molde diretamente da fornalha, mas também pode ser despejado em conchas ou conchas e só então nos moldes.

Enchimento de molde

Peça fundida com portão (superior e frontal esquerdo) e alimentador (inferior, cilíndrico). A peça estava de cabeça para baixo no molde.

O fundido pode ser despejado diretamente nos moldes, o que é feito principalmente com os moldes abertos na parte superior. O envasamento em um sistema de vazamento especial é comum . O fundido pode cair no molde por cima ou fluir pela lateral ou por baixo. O derretimento em queda leva a redemoinhos e fluxos turbulentos. O fundido se mistura com o ar e absorve gases indesejados que mais tarde permanecem como poros na fundição. No entanto, os moldes são preenchidos com relativa rapidez. Com o aumento do enchimento do molde, há pouca ou nenhuma turbulência, o que leva a fluxos laminares. As peças fundidas contêm apenas alguns poros. Ambas as variantes são combinadas com fundição por inclinação .

O fundido esfria quando entra em contato com o molde. A solidificação só deve começar quando o molde estiver totalmente preenchido, caso contrário, podem ocorrer defeitos. Alguns derretimentos tornam-se viscosos ao esfriar, o que favorece as imperfeições. A propriedade de fundição correspondente é a capacidade de enchimento do molde . Alguns moldes são aquecidos para manter a diferença de temperatura o mais baixa possível ou moldes com baixa condutividade térmica são usados. No entanto, isso prolonga a solidificação subsequente. Outras formas, especialmente as permanentes, são resfriadas para acelerar o processo e reduzir a carga de temperatura.

Resfriamento e solidificação do fundido

O mais tardar após o molde ter sido completamente preenchido, o fundido esfria e reduz seu volume, o que é conhecido como encolhimento (líquido) . O derretimento deve fluir do portão e dos degraus até solidificar. Mudanças de volume também ocorrem durante a solidificação como resultado do encolhimento . Isso não pode mais ser compensado por alimentadores. O volume continua a diminuir até que a peça fundida atinja a temperatura ambiente (encolhimento do corpo sólido).

O curso exato de solidificação e resfriamento subsequente tem uma influência decisiva na microestrutura e, portanto, na dureza e resistência das peças fundidas. Várias substâncias são dissolvidas no banho. Como a solubilidade diminui com o resfriamento, essas substâncias são excretadas. No caso do ferro fundido, por exemplo, a grafite (carbono) é precipitada. Os tipos de ferro fundido são classificados de acordo com a forma (microscópica) do grafite: ferro fundido com grafite lamelar , ferro fundido com grafite vermicular ( grafite em forma de verme ) e ferro fundido com grafite esferoidal , que se diferenciam pela dureza e resistência. Os gases dissolvidos também podem ser separados do fundido. Se não conseguem escapar do molde, permanecem como poros ou cavidades . A taxa de resfriamento também influencia a dureza e a resistência das peças fundidas. Com resfriamento lento, por exemplo, é produzido o ferro fundido cinzento fácil de trabalhar, com fundição a frio mais rápida .

Cuidados posteriores

O pós-tratamento inclui a desmoldagem, na qual as peças fundidas são removidas dos moldes. Isso pode ser feito depois de resfriarem à temperatura ambiente ou imediatamente após solidificarem. Na produção em série, em particular, as peças fundidas são removidas dos moldes o mais cedo possível, porque por um lado o encolhimento adicional não é impedido pelo molde e, por outro lado, os moldes estão rapidamente disponíveis novamente para fundição. No caso dos moldes permanentes , as peças fundidas são removidas com ejetores, no caso dos moldes perdidos o molde é destruído.

O pós-tratamento posterior inclui principalmente a limpeza e, às vezes, o tratamento térmico.

Limpar

A fettling envolve a separação da comporta e Speißern, remoção de sementes, Ent - oxidação por temperatura (queima), remoção de areia (remoção de resíduos de material de moldagem), reparo de defeitos de fundição e limpeza da superfície. As permissões de usinagem às vezes também são removidas. O trabalho de limpeza responde por grande parte dos custos totais da fundição, pois só pode ser parcialmente automatizado. Uma construção da peça fundida que não prejudique o gesso é, portanto, decisiva para os custos unitários .

Tratamento térmico

O tratamento térmico visa melhorar as propriedades mecânicas da peça fundida. No ferro fundido maleável (um tipo de ferro fundido), é um componente fixo (o revenido é uma forma de tratamento térmico). Também o aço fundido é geralmente recozido porque a estrutura fundida é muito grosseira. O tratamento térmico também pode ser omitido para outros materiais.

Simulação do processo de fundição

Exemplo de imagem de software para simulação de processos de fundição (aqui, por exemplo, enchimento e solidificação do molde, porosidade e comportamento do fluxo)

A simulação do processo de fundição utiliza métodos numéricos para prever todo o processo de fundição incluindo enchimento do molde, solidificação e resfriamento das peças fundidas e também permite a previsão quantitativa das propriedades mecânicas, tensões térmicas e empenamento das peças fundidas. Por meio de simulação, a qualidade de uma peça fundida pode ser descrita com precisão antes do início da produção, e a tecnologia de fundição pode ser adaptada às propriedades desejadas da peça. Isso não apenas elimina modelos de teste caros em desenvolvimento. O design preciso de todo o sistema de fundição também economiza custos de energia, material e ferramentas.

Software para simulação de processos de fundição auxilia o usuário desde o projeto do componente, a definição da prática de fundição e tecnologia de fundição, passando pela construção do modelo e produção do molde até o tratamento térmico e pós-processamento. Isso significa que os custos podem ser economizados de forma consistente ao longo de toda a cadeia de produção.

A simulação do processo de fundição foi desenvolvida inicialmente em universidades, principalmente na Europa e nos EUA, desde a década de 1970 e é considerada a mais importante inovação em tecnologia de fundição dos últimos 50 anos. Desde o final da década de 1980, programas comerciais estão disponíveis para dar às fundições os primeiros insights sobre a tecnologia de fundição que antes era uma caixa preta. No entanto, otimizar a geometria do molde de fundição e determinar a configuração correta da fundição (material, temperatura, duração da fundição, etc.) são processos relativamente complexos para os quais modelos matemáticos exatos nem sempre estão disponíveis. Portanto, o uso de métodos experimentais ainda é necessário para o desenvolvimento de métodos de simulação.

Educação

O local de trabalho é chamado de fundição, o trabalhador é chamado de fundição . Os cargos oficiais são:

  • Mecânico de fundição (estágio de 3,5 anos) especializado em moldagem manual , fundição sob pressão, moldagem permanente e moldagem mecânica.
  • Fundidor de metal e sino (período de aprendizagem de 3 anos) especializado em arte, tecnologia de fundição de sino, metal e estanho

Apesar das ajudas mecânicas, demandas físicas relativamente altas são feitas aos fundidores e seus ajudantes.

A tecnologia de fundição tem sido um aprendizado na Áustria desde 1º de julho de 2010. Isso substitui os estágios anteriores de mecânico de fundição, ex-fundidor e fundidor. A tecnologia de fundição de aprendizagem distingue a fundição de ferro e aço da fundição de metais não ferrosos. Ambos os cursos de formação têm uma duração de formação dupla de quatro anos. Técnicos de fundição com foco em trabalhos de fundição de ferro e aço em empresas do ramo de fundição e nos setores de siderurgia e engenharia mecânica. Eles fazem peças fundidas de ferro e aço. Técnicos de fundição com foco em trabalhos de fundição de metais não ferrosos em empresas do setor de fundição e na indústria de metais leves, fundição de metais não ferrosos e engenharia mecânica. Eles fazem peças fundidas de metais não ferrosos e ligas, como B. alumínio, latão, bronze, cobre.

Veja também

literatura

Links da web

Commons : Pouring  - álbum com fotos, vídeos e arquivos de áudio
Wikcionário: Fundição  - explicações de significados, origens das palavras, sinônimos, traduções

Evidência individual

  1. ↑ Günter Spur: Sobre a mudança no mundo industrial por meio de máquinas-ferramenta. Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna 1991, pp. 38, 42, 44 f.
  2. ↑ * Günter Spur: Sobre a mudança no mundo industrial por meio de máquinas-ferramenta. Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna 1991, p. 51.
    • Wolfgang König (Ed.): Propylaea History of Technology - Volume 3. Propylaea, Berlin 1997, p. 104 f.
  3. ^ Johann Mehrtens: O forno de eixo de fundição em construção e operação. Berlin 1942, p. 4. Arquivo digital Springer Books, consulte Google Books .
  4. ^ Fritz Klocke: Processo de fabricação 5 - fundição, metalurgia do pó, manufatura aditiva , 4ª edição, Springer, 2015, p. 5 f.
  5. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Tecnologia de fabricação. 11ª edição. Springer, 2015, pp. 2, 8.
  6. ↑ Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. V, 7.
  7. ↑ Heiko Lickfett: Economic Importance of the Foundry Industry , in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p.
  8. ↑ A indústria mundial de fundição. (PDF; 709 KB) In: get-in-form.de. Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, acessado em 7 de fevereiro de 2017 .
  9. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Tecnologia de fabricação. 11ª edição. Springer, 2015, p. 4
  10. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Tecnologia de fabricação. 11ª edição. Springer, 2015, p. 5.
  11. ↑ Andreal Bühring Polaczek: importância tecnológica e econômica em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, pp. 7-9, 85, 91, 96, 101, 216, 224 .
  12. ^ Fritz Klocke: Processo de fabricação 5 - fundição, metalurgia do pó, manufatura aditiva , 4ª edição, Springer, 2015, pp. 6 f, 9 f.
  13. ↑ Ilschner, Singer: Material Science and Manufacturing Technology 5ª Edição, Springer, 2010, p. 455.
  14. ^ Fritz Klocke: Processo de fabricação 5 - fundição, metalurgia do pó, manufatura aditiva , 4ª edição, Springer, 2015, p. 4.
  15. ↑ Fritz Klocke: Processo de Fabricação 5 - Gießen, Metalurgia do Pó, Fabricação de Aditivos , 4ª Edição, Springer, 2015, p. 20.
  16. ↑ Fritz Klocke: Processo de Fabricação 5 - Gießen, Metalurgia do Pó, Fabricação de Aditivos , 4ª Edição, Springer, 2015, p. 13.
  17. ↑ Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21ª edição, página M1 f.
  18. ↑ Matthias Blünkin: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (eds.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, pp. 252, 272.
  19. ↑ Hartmut Polzin: Prototipagem Rapit com materiais de moldagem em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (eds.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 237.
  20. ↑ Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21ª edição, página M3f.
  21. ↑ in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 112.
  22. ^ Fritz Klocke: Manufacturing Process 5 - Gießen, Powder Metallurgy, Additive Manufacturing , 4ª edição, Springer, 2015, p. 15.
  23. ↑ Veronika Groten: Tecnologia de fusão e fundição em: Andreal Bühring Polaczek: Importância tecnológica e econômica em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 112.
  24. ↑ Eike Wüller, Bin Lao, Benjamin Schelnberger: Tratamento de fusão em: Andreal Bühring Polaczek: Importância tecnológica e econômica em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (eds.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 21.
  25. ^ Fritz Klocke: Processo de fabricação 5 - fundição, metalurgia do pó, fabricação aditiva , 4ª edição, Springer, 2015, p. 2.
  26. ↑ Roland Kahn: Dispositivo de transporte e vazamento de fusão e tecnologia de dosagem em: Andreal Bühring Polaczek: Importância tecnológica e econômica em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, pp. 171 , 175.
  27. ↑ Veronika Groten: Tecnologia de fusão e fundição em: Andreal Bühring Polaczek: Importância tecnológica e econômica em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 13.
  28. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Tecnologia de fabricação. 11ª edição. Springer, 2015, p. 18 f.
  29. ^ Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Tecnologia de fabricação. 11ª edição. Springer, 2015, p. 15.
  30. ↑ Rüdiger Bähr, Stefan Scharf: Pós-tratamento de fundição e conclusão das peças fundidas para Versnad em: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (eds.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 348.
  31. ↑ Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (ed.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, p. 358.
  32. ↑ Agência Federal de Emprego, descrições de cargos na BERUFENET
  33. ↑ Informações sobre emprego e indústria: Tecnologia de fundição - fundição de ferro e aço no site da Câmara de Comércio Austríaca.
  34. ↑ Informações sobre empregos e indústria: Tecnologia de fundição - fundição de metais não ferrosos no site da Câmara de Comércio Austríaca.