Nesta postagem do blog, exploraremos os vários tipos de materiais usados nos processos de fundição. Como engenheiro mecânico experiente, compartilharei minhas percepções e conhecimentos para ajudá-lo a entender as propriedades, aplicações e vantagens de cada material. Prepare-se para mergulhar no cativante reino da fundição e descobrir como esses materiais moldam nosso mundo!
Os metais de fundição comumente usados podem ser amplamente categorizados em ligas ferrosas e não ferrosas, cada uma oferecendo propriedades exclusivas adequadas para várias aplicações. A seleção do metal de fundição depende de fatores como propriedades mecânicas, custo, peso e resistência à corrosão.
Os metais de fundição ferrosos incluem:
Os metais de fundição não ferrosos incluem:
1. Ligas de alumínio: Apreciadas por seu peso leve, resistência à corrosão e boa relação resistência/peso. Amplamente usadas em produtos automotivos, aeroespaciais e de consumo.
2. Ligas de cobre:
3. Ligas de zinco: Oferecem boa estabilidade dimensional e acabamento de superfície. Comumente usadas em fundição sob pressão para componentes automotivos e eletrônicos.
4. Ligas de magnésio: O metal estrutural mais leve, usado em aplicações aeroespaciais e automotivas em que a redução de peso é fundamental.
5. Ligas de titânio: Conhecidas por sua alta relação resistência/peso e excelente resistência à corrosão. Usadas na indústria aeroespacial, em implantes médicos e em equipamentos esportivos de alto desempenho.
Oito tipos de materiais de fundição são comumente usados, incluindo ferro cinzento, ferro maleável, ferro dúctil, ferro vermicular e aço fundido, alumínio fundido liga, bronze fundido e latão fundido, entre outros. Aqui estão as descrições de suas características e aplicações:
O ferro cinzento é conhecido por sua boa fluidez e encolhimento mínimo durante o resfriamento. Ele tem baixa resistência, mas apresenta plasticidade e tenacidade.
O módulo de elasticidade do ferro cinzento varia de 80.000 a 140.000 MPa, dependendo da microestrutura. Sua resistência à compressão é de três a quatro vezes maior do que sua resistência à tração.
Além dessas propriedades, o ferro cinzento também apresenta boa resistência ao desgaste e absorção de vibrações, e não é sensível a entalhes. Ele também é fácil de usinar. Entretanto, sua soldagem o desempenho é ruim.
O ferro cinzento tem um limite máximo de temperatura de 300 a 400°C, além do qual não suporta exposição prolongada. Apesar dessa limitação, ele continua sendo o mais comumente usado tipo de ferro fundidorepresentando de 85% a 90% de toda a produção de ferro fundido.
O ferro maleável possui propriedades inferiores às do ferro cinzento, mas superiores às do ferro fundido aço. É usado principalmente para produzir peças fundidas pequenas e de paredes finas que exigem um certo nível de resistência e tenacidade.
Além disso, o ferro maleável apresenta boas resistência à corrosão e usinabilidade. Além disso, sua resistência ao impacto é de três a quatro vezes maior do que a do ferro cinzento.
Enquanto o cinza peças fundidas de ferro são geralmente consideradas de qualidade superior, as peças fundidas de ferro dúctil ainda são amplamente utilizadas e oferecem várias vantagens. Por exemplo, o ferro dúctil é conhecido por sua excelente usinabilidade e pode apresentar mudanças significativas nas propriedades por meio de tratamento térmico.
O ferro dúctil também apresenta maior resistência à tração do que o ferro cinzento e o aço fundido, bem como uma relação rendimento/resistência à tração mais alta do que o ferro maleável e o aço.
Além disso, ele tem a melhor plasticidade entre os ferros fundidos, embora sua resistência ao impacto fique entre a do aço fundido e a do ferro cinzento.
O ferro dúctil também se destaca em outras áreas, como suas excelentes propriedades de baixa temperatura e alta resistência à fadigaque são comparáveis ao aço #45, mas com menor sensibilidade à concentração de tensão do que o aço.
Além disso, oferece boa resistência ao desgaste, ao calor e à corrosão.
Outra vantagem do ferro dúctil é sua vibração amortecimento que é de 1:1,8:4,3 quando comparado ao aço e ao ferro cinzento.
Devido a essas características, o ferro dúctil está sendo cada vez mais usado como um material importante para várias aplicações, apesar de sua reputação histórica de ser propenso a defeitos.
As propriedades mecânicas do ferro fundido de grafite vermicular estão entre as de ferro fundido cinzento e ferro dúctil, tornando-o um material com boa solidez, resistência ao calor e resistência ao desgaste.
Em comparação com o ferro fundido nodular, sua qualidade de fundição é melhor e pode ser comparada à do ferro fundido cinzento.
Sua resistência é comparável à do ferro nodular e tem propriedades antivibração, condutividade térmica e desempenho de fundição semelhantes às do ferro cinzento. No entanto, tem melhor plasticidade e resistência à fadiga do que o ferro fundido cinzento.
O ferro fundido de grafite vermicular contém inevitavelmente uma certa quantidade de grafite esferoidal, o que aumenta sua resistência e rigidez, mas pode comprometer a capacidade de fundição do ferro fundido. Isso também pode diminuir a capacidade de processamento e a condutividade térmica das peças fundidas.
O desempenho de fundição do aço fundido é geralmente considerado ruim devido à sua baixa fluidez e alta contração.
No entanto, ele tem uma alta abrangência propriedades mecânicasincluindo excelente resistência, tenacidade e plasticidade. De fato, a resistência à tração do aço fundido é quase igual à sua resistência à compressão.
Além dessas propriedades, os aços fundidos especiais possuem características exclusivas, como resistência ao calor e resistência à corrosão.
A densidade de ligas de alumínio é apenas um terço da do ferro, o que o torna a escolha ideal para a fabricação de estruturas leves.
Algumas ligas de alumínio podem ser ainda mais reforçadas por meio de tratamento térmico, melhorando suas propriedades gerais.
O bronze é classificado em dois tipos: bronze de estanho e bronze sem estanho. O bronze de estanho apresenta excelente resistência ao desgaste e à corrosão, alta resistência e dureza.
No entanto, tem um desempenho de fundição ruim e é suscetível à segregação e à porosidade por contração. A têmpera não melhora sua resistência.
O bronze sem estanho é normalmente feito de bronze de alumínio ou bronze de chumbo, que tem desempenho de fundição inferior. O bronze de alumínio tem alta resistência e apresenta resistência significativa ao desgaste e à corrosão.
Por outro lado, o bronze de chumbo tem alta resistência à fadiga, boa condutividade térmica e excelente resistência a ácidos.
Grande encolhimento, alta resistência geral, boa plasticidade, boa resistência à corrosão e ao desgaste.
Bom desempenho de corte.
| Ferro fundido cinza | Ferro maleável | Ferro dúctil | Ferro fundido com grafite vermicular | |
| Morfologia do grafite | Escamoso | Floculento | Globular | Vermicular |
| Resumo | Ferro fundido obtido pela execução completa do processo de grafitização do primeiro estágio | O ferro fundido branco é um tipo de ferro fundido de alta resistência e tenacidade obtido por grafitização recozimento | O grafite esferoidal foi obtido por esferoidização e inoculação | O grafite vermicular foi obtido por vermiculação e inoculação |
| Castabilidade | bom | Pior que o ferro fundido cinzento | Pior que o ferro fundido cinzento | bom |
| Desempenho de corte | bom | bom | bom | muito bom |
| Resistência ao desgaste | bom | bom | bom | bom |
| Resistência/dureza | Ferrite: baixo Pearlita: alta | Maior que o ferro fundido cinzento | Muito alto | Maior que o ferro fundido cinzento |
| Plasticidade / resistência | Muito baixo | Próximo ao aço fundido | Muito alto | Maior que o ferro fundido cinzento |
| Aplicativo | Cilindro, volante, pistão, roda de freio, válvula de pressão, etc. | Peças de pequeno e médio porte com forma complexa e impacto de rolamentos, como chaves de boca, ferramentas agrícolas e engrenagens | Peças que exigem alta resistência e tenacidade, como o virabrequim e a válvula do motor de combustão interna | Peças que podem funcionar permanentemente sob choque térmico, como o cabeçote do motor a diesel |
| Observações | Baixa sensibilidade de entalhe | Não é permitido forjar e prensar | Alta resistência ao calor, resistência à corrosão e resistência à fadiga (2 vezes mais que o ferro fundido cinzento) | Condutividade térmica, resistência à fadiga térmica, resistência ao crescimento e resistência à oxidação |
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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