Visão geral da fundição centrífuga
A fundição centrífuga é um processo que fornece componentes de alta solidez do material. Como resultado, é a tecnologia de escolha para aplicações como carcaças de compressores de motores a jato, anéis de desgaste hidráulicos, muitos produtos militares e outras aplicações de alta confiabilidade. Também provou ser um meio econômico de fornecer formas complexas com requisitos de usinagem reduzidos e custos de fabricação mais baixos em comparação com forjados e fabricações.
As etapas do processo de fundição centrífuga começam com o metal fundido sendo derramado em uma matriz giratória pré-aquecida. A matriz pode ser orientada em um eixo vertical ou horizontal dependendo da configuração da peça desejada.
Ao girar um molde enquanto o metal fundido é derramado nele, a força centrífuga atua para distribuir o metal fundido no molde a pressões próximas a 100 vezes a força da gravidade. A combinação desta pressão aplicada e a mecânica de engenharia de solidificação controlada e refino secundário produz componentes de qualidade superior.
À medida que a matriz começa a encher, o metal fundido mais denso é forçado para a parede da matriz giratória. A solidificação direcional do metal sólido progride do OD em direção ao furo, enquanto o material menos denso, incluindo impurezas, "flutua" para o ID
Uma vez que o fundido tenha solidificado, a peça é removida da matriz e as impurezas residuais no DI são usinadas, resultando em uma estrutura livre de defeitos, sem cavidades ou bolsões de gás.
Tipos de fundição centrífuga
Existem dois tipos de processos de fundição centrífuga - vertical e horizontal. Além disso, alguns fabricantes oferecem modelagem próxima à rede, que combina os benefícios da fundição centrífuga com a modelagem OD, talvez até com o detalhe final de umfundição de investimento.
Fundição Centrífuga Vertical
Alguns fabricantes produzem componentes centrífugos, incluindo alguns com formato OD, em matrizes girando em torno do eixo vertical. Essas fundições verticais podem obter essa forma de OD inserindo moldes de grafite, areia ou cerâmica na matriz – resultando em pós-processamento significativamente reduzido, como usinagem ou fabricação.
Detalhes na superfície externa da peça fundida podem ser modificados da verdadeira forma circular pela introdução de flanges ou ressaltos no diâmetro interno do molde. A peça acabada não precisa ser simétrica, mas, em alguns casos, o molde de fundição o faz para manter o equilíbrio durante a fiação.
O diâmetro interno e, portanto, a espessura da parede do fundido são funções da quantidade de metal derramado no molde rotativo e da quantidade usinada. Ao lançar verticalmente, a altura da fundição normalmente será menor que o dobro da largura.
Fundição Centrífuga Horizontal
Alguns rodízios centrífugos produzem apenas fundidos horizontais onde a matriz gira em torno do eixo horizontal. Este é um método econômico para a produção de componentes tubulares de alta qualidade.
Este processo é especialmente adequado para peças cilíndricas longas, onde o comprimento de fundição é significativamente maior que seu diâmetro externo. Isso inclui seções de tubos retos, cilindros longos com flanges de extremidade ou peças curtas, como anéis ou flanges, onde várias peças podem ser usinadas efetivamente a partir de um cilindro reto.
Um molde de fundição de aço longo é girado em alta velocidade enquanto posicionado horizontalmente. A velocidade de rotação do molde é alta, para compensar as forças gravitacionais. As tampas são fixadas em cada extremidade do molde para conter o metal fundido e um funil de vazamento é usado para fornecer um peso específico de metal dentro do molde.
Assim como na fundição vertical, a dimensão interna do molde determina o tamanho do diâmetro externo da peça, enquanto a quantidade de metal derramado no molde determina o tamanho do diâmetro interno.
Fundição Centrífuga a Vácuo
A fundição centrífuga em vácuo é usada quando o detalhe da peça e o controle da exposição à atmosfera são críticos, pois algumas ligas, incluindo superligas de níquel-cobalto, são reativas ao oxigênio. Além das vantagens da fundição a vácuo, a alta integridade inerente do metal fornecida pela fundição centrífuga é alcançada, incluindo solidificação direcional, ausência de porosidade e modelagem de rede.Fundição centrífuga a vácuofornece produtos com alta confiabilidade, frequentemente usados em aplicações aeroespaciais e militares.
Solidificação direcional
Uma dinâmica chave no processo centrífugo é que a solidificação é gerenciada para ocorrer em uma direção. O tamanho exterior e a forma do fundido são determinados pela superfície da matriz (molde), que atua como um resfriador para iniciar a solidificação. Com o auxílio de materiais exotérmicos que podem ser adicionados ao DI após o vazamento, juntamente com o dissipador de calor do molde no OD, um gradiente de temperatura resulta na solidificação direcional do OD para o ID O metal líquido está continuamente disponível para alimentar o fundido, promovendo som metálico até que o ID se solidifique finalmente.
A usinagem externa é normalmente realizada para remover a rugosidade da superfície e manter a concentricidade com o furo. No entanto, em algumas aplicações, uma superfície OD como fundida é aceitável. Qualquer contração que ocorra em uma centrífuga está no DI, que sempre será removido por usinagem.
Quando escolher a fundição centrífuga
Peças simétricas que podem girar em um eixo.
As propriedades estáticas do material de fundição são inadequadas.
O encolhimento da linha central é um problema ao usar outros processos de fundição.
Recursos de identificação limitados.
Peças grandes, até 135,000 lbs. / 61.350 kg ou mais.
Altos custos de usinagem para modelagem OD.
Quando necessário, a liga não funcionará ou não é viável para outros processos.
É necessária uma estrutura de grão uniforme.
A integridade dimensional é necessária.
