Principal 8 Métodos de fundição de liga de cobre e cobre

1. Introdução

Cobre e suas ligas ocupam um papel fundamental na indústria moderna devido a seus Excelente condutividade elétrica, resistência à corrosão, e desempenho térmico.

Historicamente, civilizações que datam de 5000 BC domina a fundição de cobre em moldes de pedra simples, Deitando as bases para as técnicas sofisticadas de hoje.

Neste artigo, Exploramos o espectro completo de métodos de fundição baseados em cobre, examinar seus princípios metalúrgicos, e orientar engenheiros na seleção do processo ideal para diversas aplicações.

2. Princípios fundamentais de fundição de metal

Cada método de fundição segue quatro etapas principais:

1. Criação de Moldes - Técnicos formam uma cavidade na areia, metal, cerâmica, ou gesso que reflete a geometria da parte.
2. Derramando - Fornos derretem de cobre (ponto de fusão 1 083 °C) ou ligas até 1 600 °C, Em seguida, despeje o líquido em moldes.
3. Solidificação - resfriamento controlado - guiado por condutividade térmica (~ 400 W/m · k para cobre) e material de molde - desenvolvimento de microestrutura.
4. Shake -Out - Uma vez sólido, peças peças saídas do molde e passam por limpeza e pós -processamento.

Altas demandas de condutividade térmica de cobre Maior pré -aquecimento do molde (200–400 ° C.) e controle preciso do controle para manter a fluidez (viscosidade ~ 6 mpa · s em 1 200 °C).

Adicionalmente, de cobre expansão térmica (16.5 µm/m · k) requer compensações exatas de padrões para obter dimensões finais.

3. Principais métodos de fundição de liga de cobre

Cobre e suas ligas -Brasses, bronzes, Nickels de cobre, e outros - são fundidos usando uma variedade de métodos que atendem a diferentes volumes de produção, requisitos mecânicos, e tolerâncias dimensionais.

Cada técnica carrega vantagens e limitações distintas com base nas características da liga e nos resultados dos componentes desejados.

Esta seção explora os métodos de fundição de liga de cobre mais proeminentes na fabricação moderna, Juntamente com as idéias técnicas para orientar a seleção de processos.

Fundição em Areia

Visão geral do processo & Equipamento
Fundição em areia continua sendo um dos métodos mais antigos e amplamente utilizados para fundir ligas de cobre. Envolve embalar areia em torno de um padrão reutilizável dentro de uma caixa de molde.

A areia está ligada com argila (areia verde) ou endurecido com produtos químicos (areias ligadas a resina ou ativadas por co₂). Após a remoção do padrão, O metal fundido é derramado na cavidade.

 

Vantagens

• Baixo custo de ferramentas, Adequado para baixo- para execuções de volume médio
• Tamanhos de peça flexíveis- de algumas onças a várias toneladas
• Compatibilidade ampla de liga

Limitações

• Acabamentos superficiais grossos (RA 6,3-25 µm)
• Tolerâncias frouxas (Normalmente ± 1,5-3 mm)
• Requer usinagem pós-casting para a maioria dos aplicativos de precisão

Investimento (Lost Wax) Fundição

Construção de concha de precisão
Fundição de investimento usa um modelo de cera revestido com pasta de cerâmica para construir um fino, molde de concha de alta precisão. Após o esgotamento, O metal fundido é derramado no molde de cerâmica pré -aquecido.

Benefícios

• Excelente precisão dimensional (± 0,1-0,3 mm)
• Ideal para intricado, geometrias de paredes finas
• Superior acabamento superficial (RA 1,6-3,2 µm)

Desafios

• Custos de ferramentas mais altos (Devido à necessidade de matrizes de injeção)
• Tempos de ciclo mais longos, Especialmente para construção de conchas e esgotamento
• Normalmente econômico apenas para volume médio a alto produção

Fundição moldada por concha

Detalhes do processo
Moldagem por concha usa um padrão de metal aquecido revestido com areia ligada a resina. Quando exposto ao calor, A resina se define para formar uma concha fina que atua como o molde.

O processo produz peças fundidas mais precisas e mais limpas do que a fundição de areia tradicional.

Vantagens

• Qualidade da superfície aprimorada e definição
• Tolerâncias mais rígidas do que moldes de areia verde
• Subsídio de usinagem reduzido Devido ao elenco de formato próximo à rede

Limitações

• Custos materiais mais altos (Resinas especializadas e areias de sílica)
• Ferramentas de padrão caras (Padrões de metal necessários)

Elenco centrífugo

Horizontal vs.. Configurações verticais
No elenco centrífugo, O metal fundido é derramado em um molde rotativo, horizontal ou verticalmente.

A força centrífuga distribui o metal contra a parede do molde, minimizar a porosidade e garantir uma excelente integridade do material.

Principais vantagens

• Alta densidade e porosidade reduzida-Ideal para componentes de retenção de pressão
• Solidificação direcional aprimora as propriedades mecânicas
• Adequado para buchas, anéis, tubos, e peças ocas
• Fundição vertical frequentemente usada para peças pequenas; horizontal para cilindros grandes

Limitações

• Limitado a Peças rotacionalmente simétricas
• A configuração de ferramentas é mais complexo e caro do que elenco estático

Cripagem fria

Controle de solidificação
A fundição fria usa moldes de metal (Frequentemente de ferro ou aço) Para extrair rapidamente o calor do metal fundido. Essa solidificação rápida refina a estrutura de grãos e aprimora as propriedades mecânicas.

Pontos fortes

• Produz mais difícil, peças fundidas mais densas (até 50% aumento da dureza vs. fundição em areia)
• Excelente para fósforo de bronze e metal
• Econômico para fundição repetitiva de bares, varas, e peças pequenas

Limitações

• Menos adequado para geometrias complexas
• Faixa de tamanho limitado devido a restrições de molde

Fundição sob pressão (Câmara quente e câmara fria)

Processo de injeção de pressão
A fundição de matriz envolve injetar ligas de cobre fundido em um molde de aço de alta resistência sob alta pressão.

As máquinas de câmara fria são normalmente usadas devido aos altos pontos de fusão das ligas de cobre.

Vantagens

• Taxas de produção rápidas- Ideal para produção em massa
• Acabamento de superfície superior e precisão (RA 1-2 µm, tolerâncias ± 0,05 mm)
• Reduz ou elimina a usinagem

Restrições

• Nem todas as ligas de cobre são adequadas (por exemplo, Altos latões de zinco podem corroer matrizes)
• Die Tooling é caro (investimento de $50,000 ou mais)
• Melhor para volumes médios a altos

Fundição Contínua

Visão geral do processo
O metal fundido é derramado em um molde refrigerado a água que forma continuamente e puxa metal solidificado através de um sistema de retirada.

Saídas comuns incluem hastes, bares, e tarugos para usinagem a jusante ou rolamento.

Vantagens

• Alta produtividade Com o mínimo de intervenção humana
• Excelentes propriedades mecânicas Devido à solidificação controlada
• Superfícies suaves e reta adequadas para usinagem automática de alimentação
• Baixa taxa de sucata e melhor rendimento (sobre 90% Utilização do material)

Ligas típicas

• Bronzes de lata, bronzes com chumbo, bronzes de fósforo, e Nickels de cobre

Fundição de moldes de gesso

Uso Especializado
Este processo emprega moldes de gesso ou cerâmica formados em torno de um padrão para capturar detalhes finos e tolerâncias apertadas.

O molde é removido após a fundição quebrando ou dissolvendo o gesso.

Vantagens

• Excelente para formas complexas e acabamentos de superfície lisa
• Bom para protótipos e baixo volume produção

Desvantagens

• Baixa permeabilidade- Limits para o tamanho do elenco
• Tempo de preparação mais longo e vida de mofo limitado

Tabela de comparação de resumo

4. Ligas de cobre comuns usadas no elenco

Fundries lançam uma ampla variedade de ligas baseadas em cobre, cada um projetado para equilibrar a força mecânica, resistência à corrosão, desempenho térmico e elétrico, e moldabilidade.

5. Conclusão

As fundições de cobre e cobre oferecem uma rica caixa de ferramentas de métodos de fundição - cada um balanceamento custo, precisão, desempenho mecânico, e volume de produção.

Ao entender as nuances do processo - de materiais de mofo e gerenciamento térmico ao comportamento da liga - os motores podem otimizar o design de peças, Minimize a sucata, e garantir um desempenho confiável.

Como tecnologias como Fabricação de mofo aditivo e Simulação em tempo real maduro, O elenco de cobre continuará evoluindo, sustentar seu papel crítico na fabricação de alto desempenho.

No ESSE, Estamos felizes em discutir seu projeto no início do processo de design para garantir que qualquer liga seja selecionada ou tratamento pós-casting aplicado, O resultado atenderá às suas especificações mecânicas e de desempenho.

Para discutir seus requisitos, e-mail [email protected].

Perguntas frequentes

Todas as ligas de cobre podem ser fundidas?

Não. Apenas ligas específicas como bronzes de alumínio, Brasses de alta tensão, e Brasses de silício são adequados para fundição sob pressão Devido às altas pressões e resfriamento rápido envolvido.

Ligas como bronze fosforoso ou Gunmetal são mais adequados para arear ou solo de solo.

Qual é a diferença entre o elenco centrífugo e o frio?

• Elenco centrífugo usa força de rotação para empurrar o metal fundido para o molde, produzindo denso, componentes sem defeitos (ideal para tubos, buchas, e mangas).
• Cripagem fria usa moldes de metal estático para solidificar rapidamente a superfície, melhorando as propriedades mecânicas e reduzindo o tamanho dos grãos - especialmente eficazes para Bronzes de lata.

Por que a fundição contínua é preferida para barras de liga de cobre de alto volume?

Fundição contínua oferece qualidade consistente, Excelentes propriedades mecânicas, e baixas taxas de sucata.

É ideal para bronze fosforoso, Gunmetal, e bronze com chumbo boletos, especialmente quando integrado aos processos de rolagem ou extrusão.

O que o pós-processamento é necessário após a fundição de ligas de cobre?

Dependendo do método de fundição e liga, O pós-processamento pode incluir:

• Tratamento térmico para alívio do estresse ou envelhecimento (especialmente para berílio cobre)
• Usinagem para superfícies críticas ou tolerâncias apertadas
• Acabamento superficial, como polimento ou revestimento para proteção contra corrosão ou estética