A fundição centrífuga é uma técnica única processo de fundição que usa moldes giratórios para criar peças de metal fortes e precisas. Você pode usar a fundição centrífuga para fazer itens como tubos, anéis ou camisas de cilindro com menos defeitos e melhor resistência do que outros métodos.
Se você quer entender como esse processo funciona e por que ele é confiável para trabalhos industriais importantes, você está no lugar certo. Aprender sobre fundição centrífuga pode ajudá-lo a decidir se ela é a melhor opção para o seu próximo projeto.
Fundamentos da Fundição Centrífuga
A fundição centrífuga usa força de rotação para criar peças sólidas e redondas peças metálicas. Essa técnica de fundição ajuda a controlar como o metal fundido preenche o molde e remove gases presos para um produto mais limpo.
Definição e Princípios
O processo de fundição centrífuga compreende um conjunto de procedimentos em que o metal fundido é vazado em uma cavidade de molde giratório. O molde gira em alta velocidade em uma centrífuga. A força centrífuga empurra o metal contra as paredes internas do molde.
Este método é ideal para a fabricação de peças com simetria rotacional, como tubos, anéis e outros componentes cilíndricos ocos. Ele depende da força da rotação, e não da gravidade, para mover o metal e preencher a forma. Fundição por rotação e rotofusão são outros nomes usados para métodos semelhantes.
O molde pode girar horizontal ou verticalmente. A ideia básica é que uma rotação mais rápida gera mais força e ajuda a criar peças fundidas densas e de alta qualidade, com poucas bolsas de ar.
Principais componentes e materiais
As máquinas de fundição centrífuga, também chamadas de centrífugas, possuem uma cavidade de molde robusta e redonda, fixada em um eixo. À medida que o molde gira, você despeja metal fundido ou ligas metálicas nele. A rotação espalha o metal pelas paredes do molde.
Os metais comuns para fundição centrífuga incluem ferro fundido, aço, cobre, alumínio, aço inoxidável e ligas à base de níquel. Materiais plásticos como o ABS podem ser usados para peças pequenas ou não metálicas, mas os metais são os mais comuns.
Os principais componentes incluem:
- Cavidade do molde (aço ou areia)
- Essencial (usado para peças ocas)
- Máquina de fundição por centrifugação
A maneira como você configura a máquina muda dependendo do tamanho e do formato que você precisa fazer. material do molde precisa suportar altas temperaturas e forças de rotação.
Vantagens e Limitações
A fundição centrífuga oferece diversos benefícios. A ação de rotação remove gases e impurezas retidos, resultando em peças fundidas mais resistentes e limpas. As peças fabricadas dessa forma são densas e possuem uma estrutura de grãos finos. Este método de fundição é perfeito para tubos, buchas e anéis sem costura.
Vantagens:
- Pouca ou nenhuma necessidade de acabamento extra
- Faz peças redondas sem costuras
- Funciona bem para muitos metais e ligas
Limitações:
- Útil apenas para formas com simetria rotacional
- Não é bom para peças complexas ou detalhadas
- Ferramentas e máquinas especiais são necessárias
- O processo pode, por vezes, deixar pequenas variações na espessura da parede
Essa técnica é escolhida principalmente quando você precisa de peças de metal fortes, redondas e duráveis.
Processo de fundição centrífuga
Na fundição centrífuga, utiliza-se um molde giratório para moldar o metal fundido. Cada etapa do processo afeta a qualidade e a resistência da peça finalizada.
Preparação e configuração do molde
Primeiro, é preciso preparar o molde, geralmente feito de aço ou ferro fundido. Revestimentos especiais são aplicados à superfície do molde para auxiliar o fluxo do metal e facilitar a remoção. O molde é então montado em uma máquina de fiação.
Se a peça tiver um furo ou centro oco, você inserir um núcleoO núcleo cria o formato interno desejado e deve se encaixar perfeitamente no lugar. Após a montagem do núcleo, feche o molde e alinhe-o para garantir que a cavidade esteja bem centralizada no eixo de rotação.
A configuração correta do molde é essencial. Erros podem causar má distribuição do material, espessura irregular da parede ou outros defeitos. A inspeção cuidadosa da cavidade, ventilação e travas garante melhores resultados de fundição.
Vazamento de metal fundido
O metal fundido é derretido em um forno e transferido para uma concha de vazamento. Em seguida, o metal é despejado cuidadosamente em uma bacia de vazamento conectada ao molde giratório. O vazamento deve ser rápido, mas constante, para reduzir a oxidação e o aprisionamento de ar.
A ação de rotação geralmente começa antes do vazamento. À medida que você despeja, a força centrífuga move o metal fundido em direção às paredes do molde, preenchendo rapidamente a cavidade.
Uma boa técnica de vazamento ajuda a evitar bolhas de ar e defeitos. A temperatura e a velocidade durante o vazamento são importantes, pois afetam a forma como o metal flui e se solidifica.
Fiação e Solidificação
À medida que o molde gira, a força centrífuga força o metal fundido para fora. Isso cria uma peça mais densa e uniforme, especialmente nas superfícies externas. A força pode atingir várias vezes a força da gravidade, dependendo da velocidade e do tamanho da peça.
A solidificação começa na parede do molde e avança para dentro. Essa solidificação direcional ajuda a empurrar impurezas e gases em direção à superfície interna, tornando a estrutura externa mais resistente e menos porosa.
A velocidade de centrifugação e a taxa de resfriamento controlam a estrutura do grão. Ajustar esses fatores melhora a qualidade e reduz defeitos indesejados, como encolhimento ou bolhas perto da parede externa.
Pontos-chave durante esta fase:
- Altas velocidades de rotação = metal mais denso
- A solidificação direcional remove impurezas das camadas externas
- O controle cuidadoso da temperatura melhora as propriedades
Resfriamento e Remoção
Após a solidificação de todo o metal, pare de girar e deixe a peça fundida esfriar ainda mais. Você pode acelerar o resfriamento com ar ou água, mas o resfriamento controlado é preferível para evitar rachaduras. Ferramentas de medição podem monitorar a processo de resfriamento para garantir que a peça permaneça dentro das tolerâncias.
Assim que a peça estiver completamente fria, abra o molde e remova a peça fundida. Se um macho foi usado, remova-o agora; às vezes, ferramentas especiais são necessárias se o macho estiver bem encaixado.
A fundição então passa por operações de acabamentoIsso inclui o corte do excesso de metal formado nas juntas do molde e a remoção de pequenas imperfeições para atender aos requisitos finais de formato e superfície do seu produto. A remoção e o acabamento adequados garantem que a peça final atenda aos padrões de qualidade e dimensões.
Tipos de fundição centrífuga
Você pode escolher entre vários tipos de métodos de fundição centrífuga. As diferenças entre esses métodos afetam as formas e propriedades do partes finais.
Fundição Centrífuga Horizontal
A fundição centrífuga horizontal utiliza um molde rotativo que gira lateralmente, com o eixo na posição horizontal. O metal fundido é despejado em um dos lados do molde enquanto ele gira. Esse método é comumente usado para fabricar tubos, cilindros e canos longos. Linhas de produção em larga escala costumam usar esse método porque ele permite a produção rápida de peças com paredes uniformes e alta resistência. As superfícies acabadas geralmente são lisas, o que reduz a necessidade de usinagem posterior.
Sistemas horizontais funcionam melhor para objetos cujo comprimento é muito maior que o diâmetro. O processo pode ser automatizado para maior produtividade, o que também reduz os custos de mão de obra.
Fundição Centrífuga Vertical
A fundição centrífuga vertical utiliza um molde que gira na vertical, com o eixo na posição vertical. O metal é vazado diretamente no eixo central do molde giratório e empurrado para fora para formar a peça. Essa técnica é ideal para a produção de anéis, buchas e peças menores, em forma de disco. A configuração vertical permite um controle preciso da espessura das paredes. Também facilita a remoção de impurezas indesejadas, pois elas tendem a se depositar mais próximas do centro, afastando-as do produto acabado.
A fundição vertical é frequentemente escolhida para peças menores ou simétricas que exigem um formato arredondado. É especialmente útil quando tolerâncias rigorosas são necessárias.
Propriedades e qualidade de peças fundidas sob pressão centrífugas
A fundição centrífuga produz peças com propriedades densas e uniformes, úteis para diversas aplicações exigentes. O processo melhora a estrutura interna, a resistência mecânica e a consistência dos componentes acabados.
Solidez e estrutura do material
A fundição centrífuga oferece alta solidez do material. À medida que o metal fundido é centrifugado contra a parede do molde, impurezas e bolhas de gás se movem em direção à superfície interna. Isso frequentemente resulta em uma peça com porosidade interna muito baixa.
Você pode esperar uma estrutura de grãos uniforme ou até mesmo uma finaestrutura chovida perto da superfície externa. Essas características tornam a peça fundida menos propensa a apresentar defeitos ocultos.
O controle rigoroso da taxa de resfriamento aumenta a densidade e cria uma peça com propriedades mais confiáveis. O acabamento superficial ao longo da parede do molde é geralmente mais liso e requer menos trabalho de acabamento.
Propriedades mecânicas e durabilidade
Peças produzidas por fundição centrífuga geralmente apresentam propriedades mecânicas aprimoradas em comparação às peças fundidas padrão. Alta densidade e porosidade reduzida ajudam a aumentar a resistência mecânica e a fadiga.
Essas peças fundidas suportam tensões repetidas e são menos propensas a rachar ou quebrar com o tempo. É por isso que você as vê frequentemente usadas em aplicações de alta confiabilidade como aeroespacial, bombas e vasos de pressão.
Como a estrutura é uniforme e de granulação fina, as peças tendem a ter boa resistência ao desgaste. Isso aumenta sua durabilidade e faz com que durem mais, mesmo em ambientes difíceis.
Concentricidade e Espessura da Parede
A fundição centrífuga é conhecida por excelente concentricidade. A forma como o metal é forçado contra o molde giratório significa que a espessura da parede é uniforme e consistente em toda a parte.
Você pode esperar uma tolerância mais rigorosa na espessura da parede do que com muitos outros métodos. Um gráfico simples mostra os benefícios típicos:
| Recurso | Fundição Centrífuga | Outros fundidos |
|---|---|---|
| Concentricidade | Alto | Moderado/Baixo |
| Espessura da parede | Até | Pode variar |
| Densidade | Alto | Inferior (Variável) |
Superfícies internas e externas lisas e regulares reduzem a necessidade de usinagem adicional. Isso não só economiza tempo, como também mantém a peça final mais fiel ao formato pretendido.
Aplicações da Fundição Centrífuga
A fundição centrífuga é utilizada em diversos setores. É comum vê-la sendo utilizada na fabricação de camisas de cilindro para motores, especialmente em carros e caminhões. Esse método ajuda a criar peças resistentes e lisas que duram mais.
Você também pode encontrar esse processo usado para fazer tubos de metal e tubos de ferro fundido. É útil para fazer tubos longos peças tubulares como canos e cilindros de paredes finas. Essas peças têm paredes uniformes e poucos defeitos.
Aqui estão alguns produtos comuns feitos dessa maneira:
| Produto | Indústria |
|---|---|
| Camisas de cilindro | Automotivo, Militar |
| Tubos de metal | Construção, Petróleo e Gás |
| Rolamentos | Máquinas, Transporte |
| Rodas de vagões ferroviários | Ferrovias |
| Volantes | Automotivo, Indústria |
| Anéis de desgaste hidráulico | Energia |
| Caixas de compressores de motores a jato | Aeroespacial, Militar |
| Espelhos de telescópio | Astronomia |
No aeroespacial campo, você pode encontrar peças como caixas de compressores de motores a jato Feitos por fundição centrífuga. Essas peças precisam ser muito precisas e resistentes.
Este método também suporta aplicações militares. Itens como rolamentos e peças específicas do motor geralmente são feitas dessa maneira para maior durabilidade.
Fundição centrífuga funciona bem para prototipagem de produtos tubulares, especialmente quando você precisa de formas complexas.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre a fundição semicentrífuga e a fundição centrífuga verdadeira?
Na fundição semicentrífuga, o molde é preenchido apenas parcialmente com metal fundido, e o processo é usado principalmente para peças com um núcleo central, como rodas. O metal é forçado para fora por rotação, mas algumas peças podem ser moldadas usando um núcleo.
Na fundição centrífuga verdadeira, o molde gira em torno de seu próprio eixo e é completamente preenchido. Isso forma peças ocas e redondas, como canos ou tubos, sem a utilização de um núcleo central.
Quais fatores determinam a seleção da fundição centrífuga em detrimento de outras técnicas de fundição?
Se você precisa de produtos com alta resistência e menos defeitos, a fundição centrífuga é frequentemente escolhida. Este método é ideal para a fabricação de peças redondas e ocas, como tubos, buchas ou anéis.
Você pode optar pela fundição centrífuga para melhor controle da estrutura interna e externa do metal. Ela também pode reduzir impurezas e bolsas de gás no produto final.