Entendendo Fundições: A Espinha Dorsal da Manufatura Moderna

Fundições são instalações que produzem fundições metálicas e oferecem serviços relacionados à fundição

Fundições são responsáveis por nosso padrão de vida atual e desenvolvimento industrial, mas a maioria de nós sabe quase nada sobre elas. Então, o que é uma fundição?

Definição de Fundição

Em termos simplificados, uma fundição é uma fábrica onde fundições são produzidas derretendo metal, vertendo metal líquido em um molde, então permitindo que solidifique. Mesmo que você nunca tenha ido a uma fundição, ou mesmo saiba como é uma, você está cercado pelas fundições metálicas que elas produzem. Há uma boa chance de que você esteja lendo isso a menos de 3 metros de uma.

Fundições não apenas produzem produtos metálicos para motor, ferrovia ou componentes de tubos. Elas também formam componentes para máquinas que são necessárias para fazer muitos dos produtos de consumo essenciais dos quais dependemos. 90 por cento de todos os bens manufaturados dependem de fundições metálicas.

O Processo de Fundição

Para entender uma fundição, você precisa entender o processo de fundição. As etapas gerais envolvidas na fundição são modelagem, moldagem, fusão, vazamento, ejeção, limpeza, rebarbação e inspeção.

A forma final da fundição corresponde com o molde no qual é vazada, então moldes são cuidadosamente moldados com um modelo — uma réplica de madeira ou metal do objeto a ser fundido. O material de molde mais comum é areia de sílica, mas podem ser produzidos de vários materiais diferentes dependendo do metal de fundição e método sendo usado.

Um forno de fusão é "carregado" com metal e aquecido acima do ponto de fusão do metal. Uma vez que o metal fundido atingiu uma temperatura de vazamento específica, é extraído do forno através de um bico em uma concha de vazamento de aço refratário. Qualquer escória ou impurezas são removidas da superfície do metal fundido. A concha é então inclinada para vazar metal fundido na cavidade do molde.

O molde esfria e o metal solidifica, então a fundição é ejetada do molde e limpa. A fundição limpa é finalizada com rebarbação, um processo que remove material excedente da fundição para atender dimensões especificadas para o produto final. Dependendo das especificações da fundição, rebarbação pode ser rápida e simples, ou trabalho extremamente detalhado. Fundições finalizadas são então inspecionadas pela fundição antes de serem enviadas.

Fundições não apenas produzem fundições brutas. Elas abrigam várias operações que frequentemente incluem design de peça, construção de ferramentas, prototipagem, usinagem, montagem e outros serviços pós-venda.

Equipamentos de Fundição

Fundições modernas são fortemente mecanizadas. Elas contêm toda a maquinaria e equipamento usados em fabricação de modelos e machos, fundição e moldagem. Esse sortimento inclui grandes fornos de fusão, conchas, empilhadeiras, guindastes, transportadores e vasos de transferência. Todo equipamento de fundição é especialmente projetado para funcionar confiavelmente no calor da oficina de fusão.

A distinção fundamental entre fundições é ferrosa (ferro ou aço) ou não-ferrosa (alumínio, latão, bronze, cobre, etc.). O tipo exato de equipamento é determinado pelos metais com os quais a fundição trabalha; fornos a arco elétrico são ideais para trabalhar com aço, enquanto uma fundição especializada em cobre é mais propensa a usar forno de indução. Fornos podem variar em tamanho, de equipamentos de mesa pequenos a uns que pesam várias toneladas. Quantidades de produção podem variar de fração de onça a várias toneladas. A mesma variabilidade em modelo e tamanho se estende a máquinas de modelagem e moldagem, e a maioria dos outros equipamentos de fundição.

Design de Fundição e Mitigação de Riscos

Uma fundição é inerentemente perigosa. Sua atividade primária é derreter metal, que frequentemente requer temperaturas acima de 1425°C (2600°F). Para dar contexto a esse número, qualquer água que entre em contato com um forno ativo expande instantaneamente para 1.600 vezes seu volume original — carregar um forno com metal mesmo levemente úmido é suficiente para causar uma explosão catastrófica de vapor.

A natureza violenta e imprevisível de reações químicas em temperaturas extremas exigem procedimentos de segurança de fundição igualmente intensos. Tudo sobre uma fundição é projetado para minimizar os riscos associados a derreter e transportar metal.

As mesmas condições que fazem para fusão eficaz e segura — calor sem umidade — também acontecem de ser condições perfeitas para incêndio descontrolado. Design de fundição lida com isso removendo materiais inflamáveis e mantendo retardante de fogo à mão o tempo todo. Devido ao mencionado problema de explosão de vapor, água não pode ser usada para apagar incêndios de fundição. Em vez disso, esforços de combate a incêndio focam em sufocar chamas com extintores industriais e areia seca.

Carregamento — colocar metal no forno para derreter — é uma das operações mais perigosas na fundição. Um pequeno erro pode causar desde destruição de equipamento a lesão ou fatalidade. Fundidores aprendem por anos para desenvolver o entendimento necessário dos metais com os quais trabalham, suas temperaturas de fusão e procedimentos seguros.

Não surpreendentemente, fundições têm temperaturas ambientes altas. São lugares quentes e suados para trabalhar — um fato agravado pelo fato de que trabalhadores de fundição são obrigados a usar capacetes, proteção ocular, protetores faciais e roupas aluminizadas grossas. Por mais intenso que o calor possa ser, trabalhadores não seriam capazes de tolerá-lo de todo se não fosse pelos tetos altos. Fundições são projetadas com telhado alto para permitir circulação de ar.

Após o metal ter sido derretido, ainda precisa ser movido pela fundição para ser vazado em moldes. Por razões óbvias, precauções extremas são tomadas para evitar derramamentos, especialmente em ou perto de trabalhadores de fundição. A rota é marcada, o mais curta possível, e livre de obstruções. Tráfego no chão da fundição é estritamente controlado para que pessoal desnecessário nunca esteja no caminho de metal fundido durante transporte. Ajudas mecânicas (empilhadeiras, conchas mecânicas) são usadas para minimizar ainda mais exposição humana.

Mesmo com todas as medidas preventivas, derramamentos ainda acontecem. Para minimizar o dano quando acontecem, pisos de fundição são construídos de materiais não-reativos e retardantes de chama. Terra compactada é a mais econômica, e arguivelmente a mais eficaz. Concreto regular pode rachar com exposição ao metal líquido, mas concretos de alta temperatura classificados para choque térmico estão disponíveis.

Design consciente de segurança e equipamento protetor ajudam a mitigar risco a trabalhadores e equipamentos, mas a verdadeira chave para operações seguras de fundição são trabalhadores de fundição habilidosos com excelente consciência situacional, força e resistência.

Tendências da Indústria de Fundição

Fundições são produzidas em fundições por todo o globo. Condições variam país a país, e até fundição a fundição, mas a indústria como um todo experimenta tendências. A indústria de fundição está passando por algumas mudanças importantes que afetam qualidade e custo para o usuário final. Tecnologias de fundição avançaram ao longo dos anos, e operações básicas de fundição também evoluíram e se diversificaram. As tendências dominantes em geral são escala, automação e acabamento no local.

Novos fornos são maiores, mais seguros e mais eficientes que gerações anteriores. Isso permitiu que a produção da indústria crescesse apesar de um número continuamente decrescente de fundições norte-americanas; apesar de ter menos fundições que Índia e Japão (ver tabela), os Estados Unidos têm a segunda maior produção global de metal fundido a 12.250.000 toneladas métricas. A China supera toda a competição com produção anual de mais de 44.500.000 toneladas métricas.

País	Ferro	Aço	Não-ferroso	Total
China	17.000	5.000	8.000	30.000
Índia	-	-	-	4.700
Japão	817	75	1.193	2.085
Estados Unidos	640	360	1.001	2.001
Tabela mostra o número de fundições por país do Censo Anual de 2013 de Produção Mundial de Fundição pela Modern Casting Magazine

Há uma demanda crescente por peças completamente finalizadas e prontas para instalar. Fundições estão mudando para incluir mais capacidade de limpeza e usinagem.

O custo de matérias-primas, especialmente metais de sucata reciclados, diminuiu, no entanto a indústria ainda luta com margens devido a custos de mão de obra aumentando rapidamente. Custos de mão de obra crescentes são um grande motor para automação — duplamente porque a fundição é um trabalho tão perigoso e desconfortável para humanos. Um avanço em automação de fundição poderia significar custos reduzidos para peças de automóveis, rodas de trem e qualquer outra peça fundida produzida em massa.

Reliance Foundry permanece na vanguarda da indústria de fundição para entregar fundições personalizadas da mais alta qualidade, oferecendo uma ampla variedade de serviços de sourcing de fundição e fabricação de metal personalizado.

Fontes

• American Foundry Society. "Castings in Our World".
• Modern Casting. "48th Census of World Casting Production: Steady Growth in Global Output".
• Deutsche Industriebank. "Foundry Industry 2020: Trends and Challenges".
• Safe Work Australia. "Guide to Managing Risks Associated with Foundry Work".