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9 Diferentes tipos de vantagens e desvantagens do processo de fundição

2022-09-26 14:20:28

                                        9 Diferentes tipos de vantagens e desvantagens do processo de fundição de metal

A fundição é o processo de fundição de peças com forma e desempenho necessários, derramando líquido de metal fundido no molde e resfriamento e solidificação. A fundição é um método de fabricação comumente utilizado com baixo custo de fabricação e grande flexibilidade de processo. Pode obter formas complexas e grandes fundidos, o que representa uma grande proporção na fabricação mecânica, como 60-80% para máquinas-ferramentas, 25% para automóveis e 50-60% para tratores. O seguinte apresenta a classificação, vantagens e desvantagens dos processos comuns de fundição e os princípios de seleção do processo de fundição

1. Fundição em areia
Fundição em areia: Aço, ferro e a maioria das peças fundidas de ligas não ferrosas podem ser obtidas por fundição em areia.

(1) Processo:
Fundição em areia.jpg

(2) Características técnicas:

① É adequado para a confecção de blanks com formas complexas, especialmente com cavidades complexas;

② Ampla adaptabilidade e baixo custo;

③ Para alguns materiais com baixa plasticidade, como ferro fundido, a fundição em areia é o único processo de conformação para fabricação de suas peças ou blanks.


(2) Aplicação: bloco de cilindro de motor de automóvel, cabeça de cilindro, virabrequim e outras peças fundidas.


2. Casting de investimento
Fundição de investimento: geralmente se refere a um esquema de fundição em que um padrão é feito de materiais fusíveis, uma concha do molde é feita cobrindo várias camadas de materiais refratários na superfície do padrão e, em seguida, o padrão é derretido da concha do molde, de modo a obter um molde sem superfície de separação, que pode ser preenchido com areia depois de cozido em alta temperatura. Muitas vezes é chamado de "fundição por cera perdida".

(1) Fluxo do processo:
Fundição de investimento.jpg

(2) Vantagens:
① Alta precisão dimensional e geométrica;
② Alta rugosidade superficial;
③ É capaz de fundir peças fundidas com aparência complexa, e as ligas fundidas não são limitadas.
(3) Desvantagens: processo complicado e alto custo.

(4) Aplicação: É aplicável à produção de peças pequenas com formato complexo, requisitos de alta precisão ou de difícil realização de outros processamentos, como lâminas de motores de turbina.


3. fundição
Fundição: é usar alta pressão para pressionar metal líquido em uma cavidade de molde de metal de precisão em alta velocidade, e o metal líquido é resfriado e solidificado sob pressão para formar uma fundição.

(1) Fluxo do processo:
Fundição.jpg
(2) Vantagens:

① Durante a fundição, o líquido metálico tem alta pressão e vazão rápida;
② Boa qualidade do produto, tamanho estável e boa permutabilidade;
③ Alta eficiência de produção e mais moldes de fundição usados;
④ É adequado para produção em massa com bons benefícios econômicos.

(3) Desvantagens:
① As peças fundidas são fáceis de produzir pequenos orifícios de ar e porosidade de encolhimento;
② As peças fundidas têm baixa plasticidade e não devem funcionar sob carga de impacto e vibração;
③ Quando a fundição de liga de alto ponto de fusão, a vida útil do molde é baixa, o que afeta a expansão da produção de fundição.

(4) Aplicação: Fundidos sob pressão foram usados ​​pela primeira vez na indústria automobilística e na indústria de instrumentos e, em seguida, expandidos gradualmente para várias indústrias, como máquinas agrícolas, indústria de máquinas-ferramenta, indústria eletrônica, indústria de defesa nacional, computadores, dispositivos médicos, relógios, câmeras, e hardware diário.


4. Fundição de baixa pressão
Fundição de baixa pressão: refere-se ao método de fazer metal líquido encher o molde sob baixa pressão (0.02~0.06MPa) e cristalizar sob pressão para formar peças fundidas.
(1) Fluxo do processo:
Fundição de baixa pressão.jpg
(2) Características técnicas:

① A pressão e a velocidade durante o vazamento podem ser ajustadas, para que possam ser usadas para fundição de vários tipos de peças fundidas (como molde de metal, molde de areia, etc.), várias ligas e peças fundidas de vários tamanhos;
② O preenchimento do molde de injeção inferior é adotado, o que torna o preenchimento do molde de metal líquido estável e livre de respingos, evitando o aprisionamento de gás e a limpeza da parede e do núcleo do molde, e melhorando a taxa de qualificação das peças fundidas;
③ A fundição cristaliza sob pressão, com estrutura densa, contorno claro, superfície lisa e altas propriedades mecânicas, o que é particularmente benéfico para a fundição de peças de parede grandes e finas;
④ O riser de alimentação é omitido e a taxa de utilização do metal é aumentada para 90~98%;
⑤ Baixa intensidade de trabalho, boas condições de trabalho, equipamentos simples, mecanização e automação fáceis de realizar.

(3) Aplicação: Principalmente produtos tradicionais (cabeça do cilindro, cubo da roda, estrutura do cilindro, etc.).


5. Fundição centrífuga
Fundição centrífuga: É um método de fundição em que o metal fundido é derramado em um molde rotativo, e o molde é preenchido e solidificado sob a ação da força centrífuga.
(1) Fluxo do processo:
Fundição centrífuga.jpg
(2) Vantagens:
① Quase não há consumo de metal no sistema de gating e no sistema de riser, o que melhora o rendimento do processo;
② O núcleo não pode ser usado na produção de fundidos ocos, então a capacidade de enchimento de metal pode ser bastante melhorada na produção de fundidos tubulares longos;
③ A fundição tem alta densidade, menos porosidade, inclusão de escória e outros defeitos e altas propriedades mecânicas;
④ É conveniente para a fabricação de peças fundidas de metal composto de cano e manga.

(3) Desvantagens:
① Existem algumas limitações quando é usado para produzir peças fundidas com formatos especiais;
② O diâmetro do furo interno da fundição é impreciso, a superfície do furo interno é relativamente áspera, a qualidade é ruim e a tolerância de usinagem é grande;
③ As peças fundidas são propensas à segregação por gravidade específica.

(4) Aplicação:
A fundição centrífuga foi usada pela primeira vez para produzir tubos fundidos. O processo de fundição centrífuga foi adotado em metalurgia, mineração, transporte, máquinas de irrigação e drenagem, aviação, defesa nacional, automobilística e outras indústrias em casa e no exterior para produzir fundições de aço, ferro e ligas de carbono não ferrosas. Entre eles, a produção de tubo de ferro fundido centrífugo, camisa de cilindro e manga de eixo de motor de combustão interna é o mais comum.

6. Fundição por gravidade
Fundição em molde de metal: refere-se a um método de moldagem em que o metal líquido é preenchido com molde de metal sob a ação da gravidade e resfriado e solidificado no molde para obter peças fundidas.
(1) Vantagens:
① A condutividade térmica e a capacidade de calor do molde de metal são grandes, a taxa de resfriamento é rápida, a estrutura da fundição é densa e as propriedades mecânicas são cerca de 15% maiores do que as da fundição em molde de areia;
② As peças fundidas com maior precisão dimensional e menor valor de rugosidade da superfície podem ser obtidas, e a estabilidade da qualidade é boa;
③ Como os núcleos de areia não são usados ​​ou raramente são usados, o ambiente é melhorado, poeira e gases nocivos são reduzidos e a intensidade do trabalho é reduzida.

(2) Desvantagens:
① Como o próprio molde de metal não possui permeabilidade, certas medidas devem ser tomadas para derivar o ar na cavidade do molde e o gás gerado pelo núcleo de areia;
② O molde de metal não é flexível e a fundição é fácil de quebrar durante a solidificação;
③ O ciclo de fabricação do molde de metal é longo e o custo é alto. Portanto, somente na produção em massa podem ser alcançados bons resultados econômicos.

(3) Aplicação:
A fundição em molde de metal não é apenas adequada para a produção em massa de peças fundidas de ligas não ferrosas, como liga de alumínio e liga de magnésio com forma complexa, mas também adequada para a produção de peças fundidas de ferro e aço, lingotes, etc.

7. Fundição a vácuo
Fundição a vácuo: É um processo avançado de fundição sob pressão que elimina ou reduz significativamente a porosidade e o gás dissolvido na fundição, removendo o gás na cavidade do molde de fundição durante o processo de fundição, melhorando assim as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície do fundição.
(1) Fluxo do processo:
Fundição a vácuo.jpg
(2) Vantagens:
① Elimine ou reduza o orifício de ar dentro da fundição sob pressão, melhore as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície da fundição sob pressão e melhore o desempenho do revestimento;
② Reduza a contrapressão da cavidade do molde, use a liga com baixa pressão específica e baixo desempenho de fundição, e é possível usar pequenas máquinas para fundir peças maiores;
③ A condição de enchimento é melhorada e fundidos mais finos podem ser fundidos.

(3) Desvantagens:
① A estrutura de vedação da matriz é complexa e a fabricação e instalação são difíceis, portanto o custo é alto;
② Se o método de fundição a vácuo não for controlado adequadamente, o efeito não é muito significativo.

8. Espremendo a fundição sob pressão
Squeeze casting: É um método para fazer metal líquido ou semi-sólido solidificar sob alta pressão, fluir para formar e obter diretamente peças ou blanks. Tem as vantagens de alta taxa de utilização de metal líquido, processo simplificado e qualidade estável. É uma tecnologia de conformação de metal com economia de energia com perspectivas de aplicação potenciais.

(1) Fluxo do processo:
espremendo fundição.jpg

① Fundição por compressão direta: pulverização de revestimento, fundição de liga, fechamento de molde, pressurização, manutenção de pressão, alívio de pressão, separação de molde, desmoldagem e redefinição de blank;

② Fundição por compressão indireta: pulverização de revestimento, fechamento de molde, alimentação, enchimento de molde, pressurização, manutenção de pressão, alívio de pressão, separação de molde, desmoldagem de blank e reajuste.

(2) Características técnicas:

② Baixa rugosidade superficial e alta precisão dimensional;
③ Pode evitar rachaduras de fundição;
④ É fácil realizar mecanização e automação.

(3) Aplicação: Pode ser usado para produzir vários tipos de ligas, como liga de alumínio, liga de zinco, liga de cobre, ferro dúctil, etc.


9. Fundição por cera perdida

Lost Wax Casting (também conhecido como full mold casting): é um novo método de fundição que combina modelos de cera de parafina ou espuma semelhantes ao tamanho e forma dos fundidos em conjuntos de modelos, escova os revestimentos resistentes ao fogo e os seca, enterra-os em seco areia de quartzo para moldagem por vibração, despeja-os sob pressão negativa, vaporiza os modelos, o metal líquido ocupa a posição do molde e os solidifica e resfria para formar peças fundidas.
Fundição por cera perdida.jpg

(1) Fluxo do processo: pré-espumante → moldagem de espuma → imersão de revestimento → secagem → moldagem → vazamento → queda de areia → limpeza
A classificação, vantagens e desvantagens dos processos comuns de fundição são apresentadas em detalhes!

(2) Características técnicas:
① Alta precisão de fundição, sem núcleo de areia, tempo de processamento reduzido;
② Sem superfície de separação, design flexível, alto grau de liberdade;
③ Produção limpa, sem poluição;
④ Reduzir os custos de investimento e produção.


(3) Aplicação:
É adequado para a produção de fundidos de precisão de vários tamanhos com estruturas complexas, com tipos de ligas ilimitados e lotes de produção. Tais como caixa de motor de ferro fundido cinza, cotovelo de aço de alto manganês, etc.


Princípios de seleção do processo de fundição

1. A fundição em areia é preferida

(1) De acordo com as estatísticas, 60 ~ 70% de todas as peças fundidas na China ou internacionalmente são produzidas por molde de areia e cerca de 70% delas são produzidas por molde de areia de argila. A principal razão é que a fundição em areia tem menor custo, processo de produção mais simples e ciclo de produção mais curto do que outros métodos de fundição. Portanto, peças fundidas como bloco de motor, cabeçote e virabrequim de automóveis são todas produzidas pelo processo de argila verde areia. Quando o molde úmido não pode atender aos requisitos, o molde de areia seca de superfície de areia de argila, molde de areia seca ou outros moldes de areia devem ser considerados. O peso de fundição da fundição de areia verde de argila pode ser de vários quilos a dezenas de quilos, enquanto o peso de fundição da produção de molde seco de argila pode ser de até dezenas de toneladas.

(2) De um modo geral, para fundidos médios e grandes, fundidos de ferro podem ser produzidos por molde de areia de resina auto-endurecível, e fundidos de aço podem ser produzidos por molde de areia de vidro de água. Fundições com dimensões precisas e superfície lisa podem ser obtidas, mas o custo é alto. É claro que a precisão, acabamento superficial, densidade do material, estrutura metalográfica, propriedades mecânicas e outros aspectos das peças fundidas produzidas por fundição em areia são muitas vezes pobres. Portanto, quando essas propriedades das peças fundidas devem ser maiores, outros métodos de fundição devem ser usados, como fundição de precisão (perda de cera), fundição sob pressão, fundição em baixa pressão, etc.


2. O processo de fundição deve se adaptar ao lote de produção
(1) Por exemplo, fundição em areia, fábricas de produção em massa devem criar condições para adotar métodos avançados de moldagem e fabricação de núcleos. A linha de produção da antiga máquina de moldagem por choque ou máquina de moldagem por compressão por choque não é produtiva o suficiente, a intensidade de trabalho dos trabalhadores é alta, o ruído é grande e não atende aos requisitos da produção em massa, por isso deve ser gradualmente transformado. Para pequenas peças fundidas, a linha de produção da máquina de moldagem de alta pressão sem caixa com separação horizontal ou separação vertical pode ser usada. A eficiência de produção da moldagem completa do molde é alta e a área do piso é pequena; Para peças médias, várias linhas de produção de máquinas de moldagem de alta pressão com caixas e linhas de moldagem por impacto de ar podem ser selecionadas para atender aos requisitos de linhas de produção de moldagem rápidas e de alta precisão. O método de fabricação de núcleo pode ser selecionado como: caixa de núcleo frio, caixa de núcleo quente, núcleo de casca e outros métodos eficientes de fabricação de núcleo. Areia de resina auto endurecida pode ser usada para moldagem e fabricação de núcleos de grandes peças fundidas em lotes médios.

(2) Para fundidos pesados ​​produzidos em um único lote pequeno, a moldagem manual ainda é um método importante. A moldagem manual é flexível e pode se adaptar a vários requisitos complexos sem exigir muitos equipamentos de processo. Molde de areia de vidro de água, molde de areia de vidro de água VRH, molde de areia de auto endurecimento de vidro de água éster orgânico, molde seco de argila, molde de areia de auto endurecimento de resina e molde de areia de cimento podem ser usados; Para fundidos pesados ​​produzidos por peça única, o método de moldagem por pit é de baixo custo e rápido na produção. É apropriado adotar modelagem multi box e modelagem split box para produtos finalizados em produção em lote ou produção de longo prazo. Embora o investimento inicial em molde e caixa de areia seja alto, ele pode ser compensado em termos de economia de horas de moldagem e melhoria da qualidade do produto.

(3) Fundição de baixa pressão, fundição sob pressão, fundição centrífuga e outros métodos de fundição são adequados apenas para produção em lote devido ao alto preço dos equipamentos e moldes.


3. O processo de fundição deve ser adequado às condições de fábrica

Por exemplo, para a mesma produção de peças fundidas, como cama de máquina-ferramenta grande, geralmente é adotado o método de moldagem do conjunto do núcleo, em vez de fazer padrões e caixas de areia, o conjunto do núcleo é realizado no poço; Em outras fábricas, o método de moldagem em caixa de areia é usado para fazer padrões. Diferentes empresas têm diferentes condições de produção (incluindo equipamentos, local, qualidade da equipe, etc.), hábitos de produção e experiência acumulada. Devemos considerar quais produtos são adequados para fazer e quais produtos não são adequados (ou não) para fazer de acordo com essas condições.


4. Os requisitos de precisão e custo das peças fundidas devem ser considerados

A precisão de fundição obtida por vários processos de fundição é diferente, o investimento inicial e a produtividade também são diferentes, e os benefícios econômicos finais também são diferentes. Portanto, para conseguir mais, mais rápido, melhor e menos, devemos considerar todos os aspectos. Uma estimativa preliminar de custo deve ser feita para o método de fundição selecionado para determinar o método de fundição com altos benefícios econômicos e que atenda aos requisitos de fundição.


Existem muitos tipos de processos de fundição, cada um com suas próprias vantagens e adequado para processamento em diferentes campos. Portanto, todos devem ter cuidado ao selecionar o processo de casting, e selecionar o processo de casting mais adequado de acordo com suas próprias necessidades, para que ele possa cumprir seu papel. Devido à melhoria dos requisitos de qualidade de fundição, precisão de fundição, custo de fundição e automação de fundição, a tecnologia de fundição está se desenvolvendo na direção da precisão, grande escala, alta qualidade, automação e limpeza. Por exemplo, a China desenvolveu rapidamente a tecnologia de fundição de precisão, tecnologia de fundição contínua, tecnologia de fundição especial, automação de fundição e tecnologia de simulação de fundição nos últimos anos.



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fundição em areia

        ❖Fundição em areia

        ❖Gravidade Die Casting

        ❖Fundição sob pressão de alta pressão

        ❖Fundição de baixa pressão


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