Un breve proceso de fundición mecánica
La fundición es una tecnología de procesamiento térmico de metales que los humanos dominamos antes, con una historia de hace unos 6.000 años. China entró en el apogeo de la fundición de bronce aproximadamente entre el 1700 a. C. y el 1000 a. C., y la tecnología alcanzó un nivel muy alto. El Simuwu Square Ding de la dinastía Shang en China pesa 875 kilogramos, el Marqués Zeng Yizun Pan del Período de los Reinos Combatientes y el espejo transparente de la Dinastía Han Occidental son productos representativos de la fundición antigua.
La mayoría de las herramientas o utensilios fundidos en los primeros tiempos eran para la producción agrícola, la religión y la vida cotidiana, con un fuerte colorido artístico. En ese momento, la tecnología de fundición y la tecnología de fabricación de cerámica se desarrollaron simultáneamente y estuvieron muy influenciadas por la cerámica.
En el año 513 a.C., China fundió la fundición de hierro más antigua del mundo: un trípode fabricado por el estado de Jin, que pesaba unos 270 kilogramos. Europa también comenzó a producir fundiciones de hierro alrededor del siglo VIII. La aparición de piezas de fundición de hierro ha ampliado el ámbito de aplicación de las piezas de fundición. Por ejemplo, entre los siglos XV y XVII, Alemania, Francia y otros países instalaron muchas tuberías de hierro fundido para suministrar agua potable a los residentes. Después de la Revolución Industrial en el siglo XVIII, surgieron industrias como las máquinas de vapor, la maquinaria textil y los ferrocarriles. Las piezas de fundición entraron en una nueva era al servicio de las grandes industrias y la tecnología de fundición comenzó a desarrollarse enormemente.
En el siglo XX, la fundición se desarrolló muy rápidamente. Uno de los factores importantes es el avance de la tecnología del producto, que requiere que las piezas fundidas tengan mejores propiedades mecánicas y físicas y al mismo tiempo tengan una buena procesabilidad. Otra razón es que el desarrollo de la propia industria de la maquinaria y de otras industrias como la química y la instrumentación ha creado condiciones materiales favorables para la industria de la fundición. Por ejemplo, el desarrollo de métodos de detección garantiza la mejora y estabilidad de la calidad de la fundición y proporciona las condiciones para el desarrollo de la teoría de la fundición; la invención del microscopio electrónico ayuda a las personas a penetrar en el mundo microscópico de los metales, explorar los misterios de la cristalización de los metales y estudiarlos. Teoría de la solidificación y guía de producción de fundición.
Durante este período, se desarrolló una gran cantidad de nuevos materiales metálicos fundidos con un rendimiento superior y ricas variedades, como hierro dúctil, hierro fundido maleable soldable, acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono, aluminio-cobre, aluminio. -silicio, aleaciones de aluminio-magnesio, aleaciones a base de titanio y aleaciones a base de níquel, etc. Se inventó un nuevo proceso para el tratamiento de inoculación de fundición gris, lo que hizo que las piezas fundidas fueran más adaptables.
Después de la década de 1950, aparecieron nuevas tecnologías como el moldeo a alta presión con arena húmeda, el moldeo y fabricación de núcleos con arena endurecida químicamente, el moldeo por presión negativa y otras piezas fundidas especiales y el granallado, lo que hizo que la forma y el tamaño de las piezas fundidas fueran altamente importantes. Preciso, el acabado de la superficie es bueno y las condiciones de trabajo y el saneamiento ambiental del taller de fundición han mejorado enormemente.
En el gran avance de la industria de la fundición desde el siglo XX, tienen especial importancia el tratamiento de inoculación de la fundición gris y los moldes de arena de endurecimiento químico. Estos dos inventos rompieron con los métodos tradicionales que habían durado miles de años, abrieron un nuevo campo para la tecnología de fundición y tuvieron un gran impacto en la mejora de la competitividad de las piezas fundidas.
La fundición se clasifica generalmente según los métodos de modelado, y habitualmente se divide en fundición en arena ordinaria y fundición especial. La fundición en arena ordinaria incluye tres tipos: molde de arena verde, molde de arena seca y molde de arena endurecida químicamente. Según los diferentes materiales de modelado, las piezas fundidas especiales se pueden dividir en dos categorías: una se basa en mineral natural y grava como principales materiales de modelado, como fundición a la cera perdida, fundición de conchas, fundición de presión negativa, fundición de lodo, fundición sólida, fundición de moldes de cerámica. , etc.; un tipo utiliza metal como material principal del molde, como fundición en molde metálico, fundición centrífuga, fundición continua, fundición a presión, fundición a baja presión, etc.
El proceso de fundición se puede dividir en tres partes básicas: preparación del metal de fundición, preparación del molde y procesamiento de fundición. El metal fundido se refiere al material metálico utilizado para verter piezas fundidas en la producción de fundición. Es una aleación compuesta por un elemento metálico como componente principal y otros elementos metálicos o no metálicos. Habitualmente denominadas aleaciones de fundición, incluyen principalmente hierro fundido, acero fundido y aleaciones no ferrosas fundidas.
La fundición de metales no es una simple fusión, sino un proceso de fundición que permite que el metal vertido en el molde cumpla con los requisitos esperados en cuanto a temperatura, composición química, pureza, etc. Por lo tanto, durante el proceso de fundición se deben realizar diversas inspecciones y pruebas destinadas a controlar la calidad, y el metal líquido sólo se puede verter después de alcanzar varios indicadores prescritos. A veces, para cumplir con requisitos más altos, el metal fundido debe tratarse fuera del horno, como desulfuración, desgasificación al vacío, refinación fuera del horno, inoculación o deterioro, etc. Los equipos de fundición de metales más utilizados incluyen hornos de cubilote, hornos de arco eléctrico, hornos de inducción, hornos de resistencia y hornos de reverbero.
Los diferentes métodos de fundición tienen diferentes contenidos de preparación del molde.
Tomando como ejemplo la fundición en arena más utilizada, la preparación del molde incluye dos tareas principales: preparación del material de moldeo y fabricación del núcleo de moldeo. Se denominan colectivamente materiales de moldeo a diversas materias primas utilizadas para el modelado y la fabricación de núcleos en la fundición en arena, como arena de fundición, aglutinantes de arena de moldeo y otros materiales auxiliares, así como arena de moldeo, arena de núcleos y recubrimientos hechos a partir de ellos. La tarea de preparar materiales de moldeo es seleccionar arena en bruto, aglutinantes y materiales auxiliares apropiados en función de los requisitos de la fundición y las propiedades del metal, y luego mezclarlos en una cierta proporción para obtener arena de moldeo y arena para núcleos con ciertas propiedades. Los equipos de mezcla de arena de uso común incluyen mezcladores de tambor, mezcladores de contraflujo y mezcladores de paletas. Este último está especialmente diseñado para mezclar arenas químicas autoendurecibles, con mezclado continuo y alta velocidad.
A partir de la determinación del método de moldeo y la preparación de los materiales de moldeo, el moldeo y la fabricación de núcleos se llevan a cabo de acuerdo con los requisitos del proceso de fundición. De este proceso dependen principalmente la precisión de la fundición y la rentabilidad de todo el proceso de producción. En muchos talleres de fundición modernos, el moldeo y la fabricación de núcleos se han mecanizado o automatizado. Los equipos de fabricación de núcleos de arena de uso común incluyen máquinas de moldeo de alta, media y baja presión, máquinas de chorro de arena, máquinas de moldeo por inyección sin caja, máquinas disparadoras de núcleos, máquinas de cajas de núcleos en frío y en caliente, etc.
Después de sacar la pieza fundida del molde de enfriamiento, hay compuertas, elevadores y rebabas de metal, y todavía hay arena adherida a la pieza fundida, que debe limpiarse. Los equipos para este tipo de trabajos incluyen granalladoras, cortadoras de compuertas y contrahuellas, etc. El desarenado y limpieza de piezas fundidas en arena es un proceso con duras condiciones de trabajo, por lo que al elegir un método de moldeo, trate de crear condiciones convenientes para el desarenado y la limpieza. Debido a requisitos especiales, algunas piezas fundidas requieren posprocesamiento, como tratamiento térmico, conformación, prevención de oxidación, mecanizado en desbaste, etc.
La fundición es un método económico de formación de piezas en bruto, que resulta más económico para piezas con formas complejas. Como el bloque de cilindros y las culatas de motores de automóviles, hélices de barcos y exquisitas obras de arte. Algunas piezas difíciles de mecanizar, como las piezas de aleación a base de níquel para turbinas de gas, no se pueden formar sin fundición.
Además, el tamaño y el peso de las piezas fundidas son aplicables a una amplia gama, y los tipos de metales son casi ilimitados; las piezas no solo tienen propiedades mecánicas generales, sino que también tienen propiedades integrales como la resistencia al desgaste; , resistencia a la corrosión y absorción de impactos. Esta es la clave para la forja, laminación, soldadura, estampado y otros métodos de conformado de metales. Por lo tanto, el número y el tonelaje de piezas en bruto producidas mediante fundición en la industria de fabricación de maquinaria sigue siendo el mayor.
Los materiales comúnmente utilizados en la producción de fundición incluyen diversos metales, coque, madera, plásticos, combustibles gaseosos y líquidos, materiales de modelado, etc. El equipo requerido incluye varios hornos para fundir metales, mezcladores de arena para mezclar arena, máquinas de moldeo para fabricar núcleos, máquinas para fabricar núcleos, mezcladores de arena y granalladoras para limpiar piezas fundidas, etc. También hay máquinas y equipos para piezas fundidas especiales, así como numerosos equipos de transporte y manipulación de materiales.
La producción de fundición tiene características diferentes a otros procesos, como una amplia adaptabilidad, muchos materiales y equipos y una alta contaminación ambiental. La producción de fundición producirá polvo, gases nocivos y ruido, que contaminarán el medio ambiente más gravemente que otros procesos de fabricación mecánica, y es necesario tomar medidas para controlarlo.
La tendencia de desarrollo de productos de fundición requiere piezas fundidas con un mejor rendimiento integral, mayor precisión, tolerancias más pequeñas y superficies más lisas. Además, la demanda de conservación de energía y el llamado de la sociedad a la restauración del medio ambiente natural son cada vez más fuertes. Para cumplir con estos requisitos, se desarrollarán nuevas aleaciones de fundición y, en consecuencia, aparecerán nuevos procesos de fundición y nuevos equipos.
Si bien el grado de mecanización y automatización de la producción de fundición mejora constantemente, se desarrollará más hacia una producción flexible para ampliar la adaptabilidad a diferentes lotes y variedades de producción. Dar prioridad al desarrollo de nuevas tecnologías que ahorren energía y materias primas, y dar prioridad al desarrollo de nuevas tecnologías y equipos que sean menos o no contaminantes. La tecnología de control de calidad logrará nuevos avances en la inspección, las pruebas no destructivas y la medición del estrés de cada proceso.
Con la mejora continua de la tecnología electrónica y los métodos de detección, los trabajadores de la fundición explorarán la teoría de la cristalización y solidificación del metal y la compactación de la arena de moldeo para estudiar formas efectivas de mejorar el rendimiento y la calidad intrínseca de las piezas fundidas. También se utilizarán cada vez más robots y ordenadores en la producción y gestión de piezas de fundición.