Entendendo Fundições: Onde o Metal se Torna Blocos de Construção da Indústria Moderna

O metal é extraído do forno da fundição para a panela de vazamento.

Uma fundição é uma fábrica onde o metal é derretido e fundido em novas formas.

Fundições são responsáveis pelo 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

Simplificando, uma fundição é uma fábrica onde fundidos são feitos derretendo metal, vertendo metal líquido em um molde, e então solidificando-o. Mesmo que você nunca tenha ido a uma fundição ou nem saiba como ela é, você está cercado pelos fundidos metálicos que elas produzem. Há uma boa chance de você estar lendo isto a menos de 3 metros de um.

Fundições produzem não apenas produtos metálicos para motores, ferrovias e componentes de tubos. Elas também fazem componentes de máquinas que são essenciais para fazer muitos dos produtos de consumo básicos nos quais confiamos. 90 por cento de todos os bens manufaturados são baseados em metal fundido.

PROCESSO DE FUNDIÇÃO

Para entender a fundição, você precisa entender o processo de fundição. Os passos gerais da fundição são modelagem, moldagem, fusão, vazamento, ejeção, limpeza, limpeza e inspeção.

A forma final do fundido corresponde ao molde no qual é vertido, portanto os moldes são cuidadosamente moldados de acordo com um modelo — uma réplica de madeira ou metal do objeto a ser fundido. O material mais comum para os moldes é areia de quartzo, mas eles podem ser feitos de muitos materiais diferentes dependendo do metal de fundição e método usado.

O carregamento é uma das operações mais perigosas em uma fundição. Erros podem ser fatais.

O forno de fusão é "carregado" com metal e aquecido acima do ponto de fusão do metal. Quando o metal fundido atingiu a temperatura de vazamento especificada, ele é extraído do forno através do bico para a panela de vazamento refratária. Qualquer escória ou contaminação é removida do topo da superfície do metal fundido. A panela é então inclinada para verter o metal fundido na cavidade do molde.

O molde esfria e o metal solidifica, ondeupon o fundido é ejetado do molde e limpo. O fundido limpo acaba com uma limpeza final, um processo que remove material excedente do fundido para alcançar dimensões específicas para o produto acabado. Dependendo das especificações dos fundidos, a limpeza pode ser rápida e simples ou muito detalhada. Os fundidos acabados são então inspecionados pela fundição antes do envio.

Fundições não apenas produzem fundidos brutos. Elas realizam uma variedade de operações que frequentemente incluem design de peças, construção de ferramentas, prototipagem, usinagem, montagem e outros serviços de pós-venda.

EQUIPAMENTO DE FUNDIÇÃO

Eletrodos de carbono da Série 3 arcos elétricos são usados para derreter aço ou ferro em forno a arco elétrico. Fundições modernas são altamente mecanizadas. Elas contêm todas as máquinas e equipamentos usados para fazer modelos e núcleos, vazamento e conformação. A gama inclui grandes fornos de fusão, panelas, empilhadeiras, guindastes, transportadores e tanques de transferência. Todo equipamento de fundição é especialmente projetado para operar confiavelmente em alta temperatura sob condições de fusão.

A principal diferença 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 de cobre é mais provável de usar forno de indução. Fornos podem variar em tamanho, de pequenos aparelhos de mesa a pesando várias toneladas. Volumes de produção podem variar de uma fração de onça a várias toneladas. A mesma variabilidade de modelo e tamanho aplica-se a máquinas de modelagem e moldagem e a maioria dos outros equipamentos de fundição.

DESIGN DE FUNDIÇÃO E REDUÇÃO DE RISCOS

A fundição é inerentemente perigosa. Sua atividade primária é a fusão de metal, que frequentemente requer temperaturas acima de 2.600 graus Fahrenheit (1.425 °C). Para dar contexto a este número, qualquer água que entre em contato com o forno ativo expande imediatamente 1600 vezes seu volume original — apenas encher o forno com metal levemente úmido é suficiente para causar uma explosão catastrófica de vapor.

A natureza violenta e imprevisível das reações químicas ocorrendo em temperaturas extremamente altas requer procedimentos de segurança de fundição tão intensos. Tudo na fundição é projetado para minimizar os riscos de fusão e transporte do metal.

As mesmas condições que favorecem fusão efetiva e segura — calor sem umidade — também podem ser condições ideais para incêndio descontrolado. O design da fundição resolve este problema removendo materiais inflamáveis e mantendo retardadores de chama em todos os momentos. Devido ao problema de explosão de vapor mencionado, água não pode ser usada para extinguir incêndios em fundições. Em vez disso, as atividades de extinção focam em apagar as chamas com extintores industriais e areia seca.

Carregamento — carregar metal em um forno para fusão — é uma das operações mais perigosas em uma fundição. Um pequeno erro pode causar qualquer coisa desde dano a equipamento até lesão ou morte.

Não é surpresa que fundições tenham temperaturas ambientes altas. Estes são locais de trabalho quentes, suados — piorados pelo fato de que trabalhadores de fundição são obrigados a usar capacetes, óculos, protetores faciais e roupas aluminizadas grossas. Tão intenso quanto o calor pode ser, trabalhadores não seriam capazes de tolerá-lo de forma alguma sem os tetos altos. Fundições são projetadas com telhado alto para permitir circulação de ar.

Após o metal derreter, ele ainda tem que ser movido pela fundição para ser vertido nos moldes. Por razões óbvias, precauções extremas são tomadas para evitar derramamentos, especialmente em ou perto de trabalhadores de fundição. A rota é marcada, tão curta quanto possível e livre de obstáculos. O tráfego no chão da fundição é estritamente controlado, para que pessoal desnecessário nunca atrapalhe o metal fundido durante o transporte. Ajudas mecânicas (empilhadeiras, cubas mecânicas) são usadas para minimizar ainda mais a exposição humana.

Mesmo com todas as medidas preventivas, vazamentos ainda acontecem. Para minimizar o dano quando ocorrem, pisos de fundição são construídos de materiais não-reativos, resistentes ao fogo. Terra compactada é a mais econômica e possivelmente a mais eficaz. Concreto normal pode rachar quando exposto a metal fundido, mas concretos resistentes a choque térmico estão disponíveis.

Alguns trabalhadores usam equipamento de proteção especializado, como roupas aluminizadas, para proteger contra o ambiente severo de fundição. Design consciente de segurança e equipamento de proteção ajudam a reduzir risco a trabalhadores e equipamentos, mas a chave real para operações de fundição seguras são trabalhadores de fundição habilidosos com excelente consciência situacional, força e resistência.

TENDÊNCIAS DA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO

Fundidos são produzidos em fundições em todo o mundo. Condições variam de país para país e até de fundição para fundição, mas a indústria como um todo está experimentando tendências. Existem mudanças significativas ocorrendo na indústria de fundição que afetam qualidade e custo para o usuário final. Tecnologias de fundição desenvolveram-se ao longo dos anos e o negócio principal de fundição também evoluiu e diversificou. As tendências gerais mais dominantes são escala, automação e acabamento interno.

Os novos fornos são maiores, mais seguros e mais eficientes que gerações anteriores. Isso permitiu um aumento na produção industrial apesar do número decrescente de fundições na América do Norte.