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A fundição de metal é um importante processo de conformação de metalque aquece o metal sólido até o estado líquido e depois o despeja em um molde de uma forma específica. Após o resfriamento e solidificação, obtém-se uma fundição da forma desejada. Este processo é amplamente utilizado na fabricação de máquinas, aeroespacial, hidrelétrica e muitos outros campos. No entanto, por trás desse processo complexo e delicado, uma questão crucial sempre atraiu a atenção de engenheiros e cientistas de materiais:Quais materiais são usados na fundição de metal, e como esses materiais determinam o desempenho e o uso das peças fundidas?

Este artigo tem como objetivo explorar profundamente o núcleomateriais usados na fundição de metais, desde o aço fundido tradicional e ferro fundido até o moderno alumínio fundido e cobre fundido amplamente utilizado, e até ligas especiais e materiais compósitos. A seleção e aplicação de cada material contém princípios científicos profundos e sabedoria prática de engenharia. Analisaremos a composição, características e comportamento desses materiais durante o processo de fundição, revelando como eles afetam o desempenho final da fundição e como alcançar o melhor equilíbrio entre desempenho e custo de fundição por meio da seleção e otimização de materiais.

O que é fundição de metal?

A fundição de metal é um processo de fabricaçãoque envolve despejar metal fundido em moldes para criarPeças metálicas 3D. O molde contém cavidades da geometria desejada e o metal fundido esfria para formar a peça solidificada.
A palavra "fundição" também se refere a peças feitas por meio de um processo de fundição, que remonta a 6.000 anos. Historicamente, os processos de fundição têm sido usados para criar peças complexas e grandes que seriam difíceis ou caras de criar usando outros processos de fabricação.

A fundição é a primeira escolha para geometrias complexasporque é mais econômico e o processo é mais simples em comparação com, por exemplo, a usinagem CNC. Mas a fundição também é amplamente utilizada para as formas mais simples devido ao seu rápido tempo de resposta e grande capacidade de produção. Hoje, o uso de produtos fundidos é tão difundido que, independentemente do ambiente em que você esteja, você não pode evitar o uso de produtos fundidos. Alguns exemplos de produtos de metal fundido incluem blocos de motor, hidrantes, motores elétricos, ferramentas, semáforos, bueiros, tubos, válvulas e vários acessórios.

Quais materiais são usados na fundição de metais?

Uma grande variedade deOs materiais são usados na fundição de metal, cada um dos quais é amplamente utilizado em diferentes campos industriais devido às suas propriedades físicas e químicas únicas. Aqui estão alguns dos principais materiais de fundição de metal:

ferro fundido

O ferro fundido é uma liga de ferro-carbono com um teor de carbono superior a 2,1%. Possui excelente fundibilidade, resistência ao desgaste, absorção de choque e outras características. Existem muitos tipos de ferro fundido, geralmente divididos em ferro fundido branco, ferro fundido cinzento, ferro fundido maleável, ferro dúctil, etc. O ferro fundido cinzento tem três estruturas: ferrita + grafite, ferrita + grafite + perlita e perlita + grafite. É adequado para a fabricação de peças que suportam cargas estáticas. O ferro fundido maleável é um ferro fundido de alta resistência obtido a partir do ferro fundido branco após recozimento por grafitização a longo prazo. É adequado para a fabricação de peças que suportam cargas de impacto. O ferro dúctil é obtido pela adição de agentes esferoidizantes e inoculantes para esferoidizar grafite. Sua resistência, plasticidade e tenacidade são maiores do que outros ferros fundidos e é adequado para a fabricação de peças complexas que suportam cargas mais altas.

Liga de alumínio

As ligas de alumínio são amplamente utilizadas devido à sua baixa densidade, alta resistência, boa resistência à corrosão e excelentes propriedades de fundição.A liga de alumínio tem bom desempenho de fundição e alta fluidez. Pode fundir peças de precisão com formas complexas e paredes finas, e a superfície das peças fundidas é lisa. Além disso, as ligas de alumínio também podem passar por uma variedade de tratamentos de superfície, como galvanoplastia, pulverização, etc. As ligas de alumínio fundido comuns incluem ZL101, ZL102, etc. Eles são adequados para fundir peças com formas complexas e carga média, bem como peças que requerem alta estanqueidade, resistência à corrosão e bom desempenho de soldagem.

liga de zinco

A liga de zinco é uma liga à base de zinco com adição de outros elementos. Possui boas propriedades de fundição e propriedades mecânicas. A liga de zinco tem uma grande gravidade específica, baixo ponto de fusão e é fácil de fundir. Ao mesmo tempo, as peças fundidas de liga de zinco têm uma superfície lisa e podem ser processadas em uma variedade de superfícies. No entanto, a liga de zinco tem baixa resistência à corrosão. Quando os elementos de impureza na composição da liga excedem o padrão, isso fará com que a peça fundida envelheça e se deforme. Além disso, as fundições sob pressão de liga de zinco não são adequadas para uso em ambientes de trabalho de alta e baixa temperatura (abaixo de 0°C). As ligas de zinco comuns incluem Zamak3, Zamak5, etc., que são adequadas para peças fundidas com baixos requisitos de resistência mecânica e peças fundidas com certos requisitos de resistência mecânica.

Liga de magnésio

A liga de magnésio tem as características de baixa densidade, boa resistência e rigidez específicas, bom desempenho de amortecimento de vibração e forte capacidade de blindagem contra interferência eletromagnética. A liga de magnésio tem desempenho de fundição relativamente ruim, baixa fluidez e maior tendência a rachar e encolher. No entanto, as ligas de magnésio são amplamente utilizadas em automóveis, aeroespacial, eletrônica e outros campos, pois podem melhorar significativamente a economia de combustível, reduzir as emissões de escape e reduzir o peso dos produtos. As ligas de magnésio fundido comuns incluem AZ91D, AM60B, etc., que são adequadas para a fabricação de peças automotivas, peças aeroespaciais, etc.

Liga de cobre

A liga de cobre tem as características de boa condutividade elétrica, condutividade térmica, resistência à corrosão e baixo coeficiente de atrito. As ligas de cobre têm excelentes propriedades de fundição e podem ser transformadas em peças fundidas com formas complexas. As ligas de cobre são amplamente utilizadas na indústria eletrônica, indústria de máquinas, indústria aeroespacial, indústria química e outros campos. Por exemplo, na indústria eletrônica, as ligas de cobre são frequentemente usadas para fazer componentes eletrônicos; Na indústria de máquinas, as ligas de cobre são frequentemente usadas para fazer peças mecânicas que requerem alta resistência ao desgaste e à corrosão; na indústria aeroespacial, as ligas de cobre são frequentemente usadas para fazer peças com alta resistência e tenacidade. As ligas de cobre fundido comuns incluem latão, bronze, etc. A tabela abaixo resume e compara oVantagens e desvantagens dos materiais comuns de fundição de metal.

Material fundido	Vantagens	Desvantagens
Ligas de alumínio	Leve; alta estabilidade dimensional; fácil de lançar; boa resistência à corrosão; alta condutividade térmica e elétrica; retém a força em alta temperatura.	Requer o uso de máquinas de câmara fria.
Ligas de zinco	Mais fácil de lançar; alta ductilidade; excelente suavidade da superfície; alta resistência ao impacto; facilmente chapeado; econômico para peças pequenas; promove longa vida útil da matriz devido ao baixo ponto de fusão.	Requer revestimento para resistir à corrosão; alta densidade.
Ferro fundido	Preço baixo, boa resistência ao desgaste, forte resistência à compressão	Fácil produzir poros, elevação frágil
Ligas de magnésio	Mais fácil de usinar após a fundição; excelente relação resistência-peso; Leve; Use máquinas de câmara quente e fria.	Rapidamente oxidado.
Ligas de cobre	Alta dureza; altas propriedades mecânicas; alta resistência à corrosão e ao desgaste; alta estabilidade dimensional.	Alto custo; baixa vida útil da matriz; requer o uso de máquinas de câmara fria.

Quais são os componentes e aditivos na fundição de metais?

Os ingredientes e aditivos na fundição de metal variam de acordo com o tipo específico de metal e as necessidades de fundição. Aqui está uma visão geral de alguns comunsIngredientes e aditivos de fundição de metal:
1. Principais componentes da fundição de metal

• Elementos metálicos:Os materiais a serem fundidos são principalmente metais originalmente sólidos, mas aquecidos ao estado líquido, como cobre, ferro, alumínio, estanho, chumbo, etc. Esses elementos metálicos são os principais componentes das ligas de fundição.
• Elementos de liga:A fim de melhorar e aprimorar certas propriedades dos metais ou obter certas propriedades especiais, elementos de liga são adicionados durante o processo de fundição. Os elementos de liga comumente usados incluem cromo, níquel, molibdênio, tungstênio, vanádio, titânio, silício, manganês, etc. Esses elementos podem aumentar a temperabilidade, resistência ao calor, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, etc. dos metais.

2. Aditivos para fundição de metal

• Agente de cementação:usado para aumentar o teor de carbono no metal e melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do metal. Os agentes de cementação comuns incluem agentes de cementação de carvão calcinado, agentes de cementação de grafite, etc.
• Desoxidante e dessulfurizador:usado para remover elementos nocivos, como oxigênio e enxofre de metais, para melhorar a pureza e a qualidade dos metais. Por exemplo, fio de cálcio, fio de cálcio, etc. podem ser usados como desoxidante e dessulfurizador.
• Aditivos de liga:usado para ajustar a composição química dos metais para obter as propriedades e a estrutura necessárias da liga. Esses aditivos podem ser compostos ou misturas de elementos metálicos (como ferrocromo, ferroníquel, ferromolibdênio, etc.) ou elementos não metálicos (como silício, manganês, etc.).
• Aditivos de fundição:como bentonita, etc., pode ser usado como aglutinante para fundição de areia para melhorar a resistência e estabilidade do molde de fundição. Além disso, existem alguns auxiliares de fundição especiais, como fluxos, opacificantes, etc., usados para melhorar o processo de fundição e fundição de metais.

Como escolher materiais com base no processo de fundição de metal?

A seleção de materiais com base em processos de fundição de metal é um processo complexoIsso requer a consideração de vários fatores, incluindo a estrutura da fundição, requisitos de desempenho, tamanho do lote de produção, orçamento de custos e características do processo de fundição. A seguir estão alguns princípios básicos e sugestões para selecionar materiais de acordo com diferentes processos de fundição:

Fundição em areia

A fundição em areia é um processo de fundição universal que pode ser usado para fundir qualquer liga metálica, ferrosos ou não ferrosos. É amplamente utilizado na produção em massa em unidades industriais, como peças de fundição de metal automotivo, como blocos de motor, cabeçotes, virabrequins, etc.

O processo usa moldes feitos de materiais à base de silício, como areia naturalmente ligada ou areia sintética, para criar uma superfície lisa do molde. A superfície do molde tem duas partes, o molde superior (parte superior) e o molde inferior (parte inferior). Um copo de vazamento é usado para despejar metal fundido no molde, onde se solidifica para formar a forma final. Finalmente, o excesso de metal é cortado para completar o produto final fundido em metal.

1. Princípios de seleção de materiais:

• Material de fundição:várias ligas metálicas, como ferro fundido, aço fundido, ligas de metais não ferrosos, etc.
• Materiais do molde:materiais de alta temperatura, como areia de quartzo e argila, que devem ter boa resistência a altas temperaturas, permeabilidade ao ar e plasticidade.

2. Cenários aplicáveis:

• Adequado para peças fundidas com formas complexas e tamanhos grandes, especialmente peças de paredes espessas.
• Adequado para peças únicas, pequenos lotes ou grandes peças fundidas que são difíceis de usar outros métodos de fundição.

Fundição de investimento

Fundição de investimento, também conhecida como fundição por cera perdida, usa um padrão de cera descartável revestido com material cerâmico que se solidifica na forma da peça fundida. O primeiro passo neste processo de fundição é criar um padrão de cera, geralmente feito de cera ou plástico. Como o processo requer medições precisas, várias tentativas e erros tornam a fundição de investimento um processo de fabricação caro. A cera é derramada no molde, cuidadosamente removida e, em seguida, revestida com adesivo ou material refratário para formar uma casca grossa. Além disso, vários modelos são montados no portão principal. Uma vez que a casca tenha endurecido, o modelo é virado e aquecido no forno para remover a cera. O metal fundido é derramado na casca restante e solidifica na forma do molde de cera. Além disso, o invólucro refratário é quebrado para revelar a fundição acabada. Este processo de fundição é comumente usado para fabricar componentes de geração de energia, automotivos e aeroespaciais.

1. Princípios de seleção de materiais:

• Material de fundição:aço fundido e ligas de alto ponto de fusão, como aço inoxidável, ligas de alta temperatura, etc.
• Materiais do molde:Padrão de cera (para fazer protótipos), concha de cerâmica (para formar peças fundidas).

2. Cenários aplicáveis:

• É adequado para fundições de precisão pequenas e complexas de vários lotes de aço fundido e ligas de alto ponto de fusão.
• Especialmente adequado para fundição de obras de arte, peças mecânicas de precisão, etc.

O elenco

Embora a fundição em areia possa derreter ligas com pontos de fusão mais altos, você pode usar a fundição sob pressão para moldar metais com pontos de fusão mais baixos. Depois de mudar o material de um líquido sólido para um líquido fundido quente, você pode injetá-lo em um molde fundido de longa duração feito de aço endurecido. Essas ferramentas consistem em uma cavidade, um núcleo e, às vezes, uma inserção. Ao contrário da moldagem por injeção de plástico, a usinagem de recursos laterais após a fundição às vezes é mais viável do que usar ações laterais. A fundição sob pressão remonta ao século 19.

Desde o seu surgimento no mundo da manufatura, dois tipos de programas foram desenvolvidos para seu uso. A primeira é uma câmara quente, que possui um forno embutido dentro da máquina para derreter o material. Se você usar o processo de câmara fria, o segundo procedimento, você derrete o material em um forno separado e, em seguida, move o material fundido para a câmara de injeção. Você pode implementar fundição sob pressão para produção de alto volume de peças aeroespaciais e automotivas, bem como brinquedos, móveis e eletrônicos. A fundição sob pressão é fornecida por meio dos principais serviços da Longsheng e as cotações podem ser criadas por meio do mecanismo de cotação instantânea.

1. Princípios de seleção de materiais:

• Materiais de fundição:liga de alumínio, liga de magnésio, liga de zinco, etc., que requerem boa fluidez e processabilidade.
• Material do molde:ligas de aço de alta resistência, carboneto ou materiais cerâmicos, exigindo alta dureza, alta resistência ao desgaste e alta estabilidade térmica.

2. Cenários aplicáveis:

• Adequado para produção em massa de várias peças fundidas de ligas não ferrosas de pequeno e médio porte, peças fundidas de paredes finas e peças fundidas resistentes à pressão.
• As fundições sob pressão têm alta precisão dimensional, superfície lisa, estrutura densa, alta eficiência de produção e baixo custo.

Qual equipamento é necessário para fundição de metal?

A fundição de metal é um processo complexo e delicado que requer uma variedade de equipamentos para trabalhar em conjunto para garantir a qualidade e eficiência da fundição.

Forno de fusão

O forno de fundição é um equipamento fundamental no processo de fundição de metais. É responsável por aquecer as matérias-primas metálicas a um estado fundido para posterior vazamento e modelagem. O desempenho do forno de fusão afeta diretamente a eficiência de fusão do metal, a uniformidade da composição e a qualidade da fundição. Os equipamentos de fundição comuns incluem:

1. Cúpula:Usado para fundir metais, especialmente ferro fundido etc.
2. Forno elétrico a arco:usa a alta temperatura do arco para derreter o metal.
3. Forno de indução:aquece e derrete o metal através do princípio da indução eletromagnética.
4. Fornalha de resistência:Usa o calor gerado pela passagem de corrente elétrica através de um resistor para derreter metal.
5. Fornalha reverberatória:Aquece e derrete o metal refletindo o calor.

Equipamento de vazamento e resfriamento

O equipamento de vazamento é responsável por despejar o metal fundido no molde, enquanto o equipamento de resfriamento é responsável por acelerar o processo de resfriamento e solidificação da fundição.

Equipamento de vazamento:incluindo sacos de vazamento, tubos de vazamento, etc. O saco de vazamento é usado para conter o metal fundido e controlar a velocidade de vazamento e a taxa de fluxo; O tubo de vazamento é responsável por introduzir o metal fundido do saco de vazamento no molde.
Equipamento de refrigeração:incluindo ventiladores de resfriamento, sistemas de água de resfriamento, etc. Eles aceleram o processo de resfriamento das peças fundidas, reduzindo a temperatura ao redor do molde de fundição, melhorando assim a eficiência da produção e a qualidade das peças fundidas.

Ferramentas de acabamento e limpeza

As ferramentas de acabamento e limpeza são equipamentos de pós-processamento indispensáveis no processo de fundição de metais. Eles são usados para melhorar oQualidade da superfície e precisão dimensional das peças fundidas.

• Ferramentas de rebarbação:como moedor de rebarbas, polidor magnético, etc. Esses dispositivos removem rebarbas e impurezas da superfície das peças fundidas por meio de métodos físicos ou químicos para melhorar o acabamento superficial das peças fundidas.
• Equipamento de polimento:como máquina de polimento de cinta abrasiva, máquina de polimento de superfície, etc. Eles polim a superfície da peça fundida por rotação ou fricção para obter a qualidade e o brilho da superfície necessários.
• Outras ferramentas de limpeza:como agentes de limpeza, máquinas de jateamento, etc. Essas ferramentas são usadas para remover óleo, óxidos e outras impurezas na superfície das peças fundidas para garantir a limpeza e a qualidade das peças fundidas.

Perguntas frequentes

1. Quais ferramentas são necessárias para fundição de metal?

Uma variedade de ferramentas é necessária no processo de fundição de metal, e cada uma dessas ferramentas executa funções diferentes para garantir o bom andamento do processo de fundição e a qualidade das peças fundidas. As ferramentas comuns de fundição de metal incluem principalmente fundição de areia: usada para virar o molde de areia para que a fundição possa ser processada durante todo o processo de fundição. Pinças de molde: Usadas para segurar moldes ou peças fundidas para usinagem e movimento durante todo o processo de fundição. Raspador de portão: usado para limpar o portão e garantir que o metal fundido seja derramado no molde sem problemas. Testador de dureza: usado para testar a dureza das peças fundidas para determinar se sua qualidade atende aos padrões. Máquina de moer: usada para modificar a superfície das peças fundidas e cortar peças fundidas para remover superfícies e cortes ruins emelhorar a qualidade da superfície das peças fundidas. Além disso, existem rebarbadoras pneumáticas, raspadores, furadeiras elétricas, esmerilhadeiras, martelos elétricos, etc.
2. Quais são os materiais mais comuns usados na fundição de metais?

Os materiais mais comumente usados na fundição de metais incluem ferro, alumínio, cobre, zinco e outros metais e suas ligas. Cada um desses materiais tem suas próprias características únicas e cenários aplicáveis. Por exemplo, ferro: tem boas propriedades mecânicas e de fundibilidade e é amplamente utilizado em vários campos. Alumínio: possui baixo ponto de fusão e boa resistência à corrosão, adequado para a fabricação de peças fundidas leves e de alta resistência. Cobre: possui excelente condutividade térmica e elétrica e é frequentemente utilizado na fabricação de aparelhos elétricos e componentes térmicos. Zinco: possui baixo ponto de fusão e boa fluidez, adequado para a fabricação de peças fundidas com formas complexas.
3. Como escolho o material certo para o meu projeto de fundição?

Escolher o material certo para um projeto de fundição é um processo complexoIsso requer a consideração de vários fatores para garantir que o material selecionado atenda às necessidades do projeto. Em primeiro lugar, é necessário esclarecer o uso específico, ambiente de trabalho, condições de tensão, etc. da fundição para determinar os requisitos de desempenho necessários. De acordo com as necessidades do projeto, selecione materiais com propriedades físicas correspondentes (como densidade, condutividade térmica, coeficiente de expansão linear, etc.), propriedades químicas (como resistência à corrosão, resistência à oxidação, etc.) e propriedades mecânicas (como resistência, dureza, tenacidade, etc.) Material. Considere a fluidez da fundição, encolhimento, tendência de segregação e outras propriedades do processo do material para garantir o bom andamento do processo de fundição e a qualidade das peças fundidas. Incluindo preço do material, custo de processamento, vida útil, etc., para garantir que o material selecionado não apenas atenda aos requisitos de desempenho, mas também tenha boa economia.
4. Quais são as vantagens do uso de ligas na fundição?

O uso de ligas na fundição tem muitas vantagens sobre os metais individuais, e essas vantagens tornam as ligas amplamente utilizadas no campo da fundição. A principal vantagem é que a liga pode melhorar suas propriedades físicas, químicas e mecânicas ajustando sua composição, como melhorar a resistência, dureza, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, etc. As ligas geralmente têm melhor fluidez, o que é benéfico para reduzir os defeitos de fundição e melhorar a precisão dimensional e a qualidade da superfície das peças fundidas. Por meio da liga, materiais de liga com propriedades específicas podem ser desenvolvidos para atender às necessidades de diferentes campos e usos específicos. Em alguns casos, o uso de ligas pode reduzir os custos gerais, reduzindo os custos de processamento, melhorando a utilização do material ou prolongando a vida útil.

Resumo

Os materiais de fundição comuns incluem principalmente liga de alumínio, liga de zinco, ferro fundido, liga de cobre, liga de magnésio, etc.Cada material tem suas próprias características e escopo de aplicação exclusivos. Ao selecionar materiais de fundição, você precisa considerar de forma abrangente os requisitos de forma, tamanho e desempenho da fundição. e custos de produção e outros fatores para garantir que a qualidade e o desempenho deAs peças fundidas atendem aos requisitos do projeto.

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Equipe Longsheng

Este artigo foi escrito por vários colaboradores de Longsheng. Longsheng é um recurso líder no setor manufatureiro, comUsinagem CNC,Fabricação de chapas metálicas,Impressão 3D,moldagem por injeção,Estampagem de metale muito mais.