As fundições são magníficas. Essas enormes fornalhas irradiam calor e têm o poder de transformar enormes blocos de metal em líquidos ardentes, facilitando diariamente extraordinárias maravilhas científicas.
Este artigo explora o processo de fusão de metais e lança luz sobre diferentes tipos de fornos de fundição.
Conteúdo
O processo de fusão de metais
Tipos de fornos de fundição
Como escolher um forno de fusão?
A linha inferior
O processo de fusão de metais
Por milhares de anos, derreter metais, vidro e outros materiais tem sido uma forma importante para as civilizações fazerem coisas. O processo de transformar sólidos em líquidos permite que eles sejam despejados em moldes antes de endurecer em formas úteis. Todo o processo de fusão do metal é baseado nas seguintes etapas:
Finalizando a proporção de mistura de metal
Cada moldagem aplicação tem requisitos diferentes para suas propriedades mecânicas de metal. Os fabricantes estabelecem sua fórmula para misturar metais de acordo com a classe de materiais que utilizam e seus requisitos específicos.
Por exemplo, a proporção de mistura de alumínio na maioria das fundições é de 40% lingotes de alumínio + 50% sucata de alumínio + 10% outros. Os 10% restantes incluem materiais aditivos como cobre, silício e zinco, etc.
Carregando o metal
Antes de colocar os lingotes e restos de metal no fornalha, eles devem ser limpos, aquecidos e secos. Este é um passo importante, removendo qualquer umidade e sujeira do metal para garantir que o forno não seja danificado ou sujo.
Alguma energia pode ser perdida quando os materiais são carregados no forno. Se o forno for carregado quando não estiver quente o suficiente, o processo será menos eficiente, pois levará mais tempo para derreter tudo. No entanto, se um forno estiver funcionando constantemente, isso melhora a eficiência porque não precisa ser aquecido toda vez que algo é derretido.
No entanto, muito calor pode escapar quando um forno quente é aberto para colocar mais materiais. Existem várias maneiras de corrigir esse problema, incluindo o uso de um forno lateral, onde o metal quente é colocado de volta no forno para ser reaquecido durante o processo de carregamento.
Metal derretido
Como operam em temperaturas muito altas e entram em contato direto com metais fundidos, forros de fornalhas, gases e combustível queimado, as fornalhas devem ser especialmente resistentes. Além disso, eles devem ser capazes de suportar o calor produzido por fontes de combustível como coque, gás natural ou eletricidade que são usadas para derreter materiais.
Em geral, os fornos devem ser capazes de produzir de 350°C a 2000°C de calor para derreter o metal ou atingir o ponto de fusão do metal – o ponto em que ele passa de sólido para líquido.
Refinamento e tratamento de metais
O refino é quando você limpa e melhora a qualidade do metal derretido, removendo quaisquer irregularidades indesejadas, como pedaços sólidos remanescentes ou bolhas de gás. A ideia é garantir que o metal tenha a mistura correta de materiais.
Antes que o metal seja moldado em uma forma sólida, a adição de outros materiais ou limpeza adicional pode ajudar a torná-lo mais forte, flexível ou resistente. Esta etapa é importante porque pode afetar o resultado do produto final.
Transporte de metal fundido
Uma vez fundido, o metal é transferido do forno para a linha de moldagem por meio de um sistema de vazamento.
Tipos de fornos de fundição
Fornos de fusão são usados para aquecer materiais sólidos a tal ponto que eles se transformam em líquido. Essa transformação física depende tanto da pressão quanto da temperatura; o forno de fusão precisa ser capaz de criar e manter uma temperatura específica para que o material interno derreta uniformemente.
Vários tipos de forno são usados para realizar variações neste processo. O mais notável deles inclui:
fornos de cadinho
fornos de cadinho são um tipo simples de forno usado para derreter metal. Um cadinho é um recipiente que pode suportar temperaturas extremamente altas e geralmente é feito de cerâmica ou outro material resistente ao calor.
Hoje em dia, joalheiros, amadores e algumas pequenas fábricas usam fornos de cadinho para derreter metal em pequenos lotes. Os cadinhos vêm em tamanhos diferentes, desde pequenos para derreter metal com um maçarico até variedades maiores que podem conter até 50 libras de metal.
Fornos de cúpula
Os fornos de cúpula foram usados por muito tempo para derreter o ferro para fazer ferro fundido, que é de melhor qualidade do que o ferro-gusa. O topo de um forno de cúpula geralmente é equipado com uma tampa para impedir que gases ruins escapem e manter a água da chuva afastada.
A fusão do ferro em um forno de cúpula e a adição de coque, carbono e outros materiais criam diferentes tipos de ferro e aço. Hoje em dia, os fornos de cúpula geralmente não são usados porque os métodos de arco elétrico e indução são mais eficientes em produzir o calor necessário.
Fornos elétricos a arco
Fornos de arco elétrico são usados para fazer ferro a partir de minério de ferro. O forno produz calor a partir de um arco elétrico descarregado como parte de uma reação entre dois eletrodos. O oxigênio é soprado no forno, bem como cal e elementos, de modo a eliminar elementos indesejáveis e fazer escória. O ferro derretido é então derramado de um bico de vazamento.
Os fornos elétricos a arco fundem o material através do contato direto com a eletricidade do arco, que passa pelo material. Isso torna o processo de fusão mais eficiente do que outros métodos que dependem do calor externo.
Fornos de indução
Fornos de indução têm um recipiente ou câmara de metal que é cercada por uma bobina com uma corrente elétrica fluindo através dela. Isso cria correntes parasitas no metal, que produz as altas temperaturas necessárias para derretê-lo e fazer ligas com composições precisas.
O calor é gerado por moléculas excitantes no próprio ferro sem a adição de oxigênio ou outros gases. Embora isso facilite a fusão de materiais porque há menos variáveis com as quais se preocupar, também significa que o forno não pode ser usado para produzir aço fundido de alta qualidade, pois tudo o que é colocado no forno sai da mesma forma.
Como escolher um forno de fusão?
Qual forno de fusão é usado afetará a eficácia da fundição e as peças fundidas finais. Portanto, é essencial considerar quais resultados são necessários, pois isso influenciará quais tecnologias de forno serão necessárias.
Os seguintes fatores ajudarão a decidir qual forno de fusão se adequará a operações específicas de fundição:
- Espaço disponível
- Ligas alvo e seu ponto de fusão
- Investimento financeiro
- Eficiência energética
- Requisitos de manutenção
- Quantidade de metal necessária
- Problemas ambientais
Observe que não existe um tamanho único para todas as operações de fundição. Cada fundição pode ter critérios variados para sua escala de produção e demandas de mercado. É vital verificar todas as caixas antes de fazer a chamada final sobre qual tecnologia de forno e processo geral de fusão necessários.
A linha inferior
As últimas décadas testemunharam vários avanços nas tecnologias de fusão de metais. Ainda assim, existem muitas etapas e processos básicos que podem ajudar os fundidores de metal a melhorar a eficiência da fusão de metal e reduzir a perda de metal durante a produção. Assim, é fundamental que as fundições estejam atentas às mudanças tecnológicas e se adaptem às tendências do mercado.
