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A fundição de metais é uma parte essencial das indústrias modernas. Quer se trate das indústrias automóvel, aeroespacial, da construção ou dos bens de consumo, as peças e componentes recém-fabricados que saem dos moldes contêm defeitos como excesso de areia, camadas de óxido, escamas, rebarbas e poros. Estas peças necessitam de processos de tratamento de superfície para se tornarem adequadas a tarefas exigentes e esteticamente agradáveis.
A maioria dos compradores que procuram “peças fundidas” não querem formas simples. Querem formas que possam ser tratadas para resistir à corrosão, ao desgaste e a temperaturas extremas. Os processos de tratamento de superfície acrescentam valor a essas peças fundidas e também ajudam a evitar falhas precoces.
Este guia abrangente ajudá-lo-á a compreender as razões, as técnicas comuns e o fluxo de trabalho envolvidos nas peças fundidas com tratamento de superfície. Engenheiros, compradores e fabricantes serão capazes de adquirir melhores peças fundidas.
1. Porquê efetuar o tratamento de superfície em peças metálicas fundidas?
O tratamento de superfície melhora a qualidade das peças fundidas que são fabricadas com defeitos e irregularidades na superfície que limitam negativamente a sua capacidade funcional. As peças fundidas em ferro ou aço podem apresentar resíduos de areia e as peças fundidas em alumínio podem apresentar uma pequena quantidade de porosidade ou de flashes.
As peças fundidas em ferro e aço que não forem tratadas irão corroer mais rapidamente em ambientes húmidos e químicos. As peças fundidas não tratadas serão corroídas mais rapidamente em ambientes húmidos ou salinos.
Superfícies uniformes e livres de contaminantes são uma necessidade. Contaminantes como incrustações, óxidos e partículas encapsuladas são substâncias que podem enfraquecer e causar falhas precoces nos revestimentos.
Nalguns casos, os requisitos são muito específicos. Os componentes da indústria automóvel necessitam de resistências à abrasão muito elevadas e os acessórios das indústrias marítimas necessitam de uma resistência muito elevada à corrosão da água salgada.
Os tratamentos de superfície também melhoram a aderência de revestimentos e chapas. As tensões podem causar delaminação, fissuras ou bolhas nos revestimentos, e a causa disto deve-se frequentemente a uma preparação insuficiente da superfície.
As normas e garantias estão a aumentar e as indústrias estão a começar a sentir uma maior pressão para aderir a estas normas de modo a evitar produtos rejeitados, retrabalho e falhas no terreno.
Os engenheiros dão frequentemente ênfase aos tratamentos de superfície quando pretendem prolongar a vida útil de um produto. Uma peça fundida corretamente tratada pode melhorar significativamente a longevidade de um produto, mesmo em condições muito exigentes.
Existem também razões estéticas que justificam a necessidade de tratamentos de superfície em determinados componentes. As ferragens de arquitetura, os aparelhos de consumo e as estruturas de mobiliário requerem superfícies atraentes.
O aumento da procura de tratamentos de superfície preenche a lacuna entre a excelente fundição e a realidade inferior da fiabilidade na utilização final.
2. Quais são os processos mais comuns de tratamento de superfícies?
Entre as muitas técnicas diferentes de preparação de superfícies, a granalhagem e o jato de areia são duas das técnicas mais comuns. Um meio abrasivo de alta velocidade, como granalha de aço ou areia, é direcionado para a superfície para remover areia, óxidos e vários outros contaminantes da superfície.
Em grandes séries de produção, a granalhagem é claramente superior em termos de desempenho, e a introdução de tensões de compressão pode melhorar a vida à fadiga do produto. Por este motivo, a granalhagem é amplamente utilizada em peças fundidas de ferro e aço de chassis de automóveis e bases de várias máquinas.
A decapagem com jato de areia pode realizar o trabalho numa variedade de geometrias, especialmente nas que são profundas e têm reentrâncias. A decapagem com jato de areia pode preparar a superfície do material de modo a que a superfície possa aderir adequadamente a qualquer revestimento que venha a seguir.
O polimento é efectuado em primeiro lugar e é seguido do desbaste. O polimento e a retificação são efectuados após uma limpeza inicial. Este processo é efectuado com cintas ou rodas abrasivas que eliminam as rebarbas, os clarões e os pequenos defeitos.
Obtém-se uma superfície mais lisa que é uma superfície final ou uma superfície que pode ser selada. Isto ajudará a reduzir um aumento de tensão que pode induzir uma fissura com a quantidade de peso que é aplicada várias vezes a um material.
O revestimento de fosfato é efectuado através da aplicação química de uma camada de fosfato que pode ser útil para unir a tinta e proteger moderadamente contra a corrosão.
O revestimento de fosfato também é bom para aço e fundição injectada de zinco. É um bom primário para revestimento a pó ou pintura de maquinaria industrial.
A anodização destina-se ao alumínio e às ligas de alumínio. Trata-se de um processo eletroquímico que engrossa e forma uma camada porosa de óxido de alumínio.
O óxido de alumínio é incrivelmente duro e altamente resistente à abrasão. Também pode fornecer cores que podem ser benéficas para o aspeto e o design de caixas ou edifícios electrónicos.
A galvanoplastia é um processo que forma uma camada de metal e é feito utilizando uma corrente eléctrica. É feito com zinco, níquel, cromo e cobre.
A zincagem protege as peças fundidas de aço da corrosão. A cromagem dá um aspeto brilhante à superfície dos acessórios sanitários e confere-lhes resistência ao desgaste.
A galvanização electrolítica pode fazer depósitos uniformes sem a utilização de eletricidade. O revestimento de níquel-fósforo funciona com geometrias complexas e oferece uma espessura uniforme, ao contrário do método de revestimento em placa de ensaio.
Este método de revestimento funciona melhor em geometrias difíceis, como furos cegos ou furos roscados. Também aumenta a dureza e a resistência química da peça a ser revestida.
O revestimento em pó envolve a aplicação de pó de polímero seco, que é depois curado num forno. Isto resulta numa camada uniforme com uma elevada resistência a lascas e riscos e forma uma camada resistente para proteger a peça.
O revestimento em pó está disponível numa gama quase infinita de cores e texturas e é especialmente útil para proteger peças fundidas para o exterior, como postes de iluminação, grelhas ou caixas para máquinas com uma vida útil de 10 a 20 anos.
A pintura líquida (húmida) oferece a maior flexibilidade para o fornecimento de cores personalizadas, especialmente em aplicações de baixo volume, e envolve a utilização de primários, revestimentos superiores e tintas especializadas.
Nos ambientes industriais extremos, as tintas à prova de água (epóxi ou poliuretano) são úteis para proteger contra a luz ultravioleta (UV), os produtos químicos e a abrasão.
A galvanização por imersão a quente proporciona um meio económico de conferir às peças fundidas um nível de proteção contra a corrosão para toda a vida. O processo de imersão resulta numa camada espessa de zinco ligada metalurgicamente à superfície. A camada de zinco é sacrificial para a proteção contra a corrosão do aço.
O processo é o melhor para as peças fundidas de estruturas a utilizar em ambientes costeiros ou industriais e, com a técnica correta, pode resistir à corrosão durante 50 anos, mesmo com uma manutenção mínima.
A passivação é um processo que pode ser utilizado para melhorar a resistência à corrosão do aço inoxidável ou do alumínio e envolve a remoção do ferro livre para deixar um óxido que é passivo.
O processo é muito simples e envolve uma imersão química e funciona para evitar a formação de pites, ao mesmo tempo que ajuda a manter um estado higiénico, para processamento de alimentos ou aplicações médicas, das peças fundidas utilizadas.
O tratamento a laser e o PVD (deposição física de vapor) são as opções de tratamento mais avançadas. O revestimento cerâmico duro PVD proporciona uma resistência extrema ao desgaste.
O endurecimento por laser é o processo de reforço de dentes de engrenagens ou superfícies de desgaste sem a distorção de toda a peça.
Estes diferentes tratamentos dependem das ligas, da geometria e do desempenho pretendido para o produto final. Além disso, a integração de diferentes tratamentos (por exemplo, jato de granalha seguido de revestimento em pó) é frequentemente a mais vantajosa.
3. Fluxograma do processo de tratamento de superfície de peças metálicas fundidas
O tratamento de superfície é efectuado numa sequência que garante a qualidade e a eficácia.
Etapa 1. As peças fundidas são recebidas e inspeccionadas. As peças fundidas são inspeccionadas visual e mecanicamente para verificar se existem grandes discrepâncias em relação às dimensões.
Passo 2. As peças fundidas são submetidas a um tratamento de limpeza com jato de granalha ou areia para remover qualquer molde, areia, incrustações ou detritos. O resultado é uma superfície com uma textura rugosa uniforme.
Passo 3. Rebarbagem e retificação. As ferramentas manuais ou automatizadas removem as rebarbas, os portões, os rebordos e as arestas vivas.
Etapa 4. Pré-tratamento. A gordura e o óleo são removidos através de um processo conhecido como desengorduramento. O ataque ácido, ou decapagem, é utilizado para preparar quimicamente a superfície a ser colada.
Etapa 5. Tratamentos primários de superfície. São utilizados tratamentos de proteção do núcleo (por exemplo, anodização (alumínio), galvanização (aço) ou galvanoplastia) para a superfície dos materiais com base nos materiais utilizados e nos requisitos.
Etapa 6. Tratamentos de superfície secundários. São adicionados revestimentos adicionais de tinta em pó ou húmida para dar cor, um tratamento adicional para aumentar a resistência à corrosão ou um tratamento adicional para aumentar a proteção UV.
Etapa 7: Cura/secagem - A cura do pó ou da tinta envolve a cozedura no forno. Os componentes sensíveis podem ser secos ao ar ou a baixas temperaturas.
Etapa 8: Inspeção e testes finais - Medição da espessura dos revestimentos, da qualidade da aderência (testes de traço cruzado ou de arrancamento) e da resistência aos salpicos de sal. Alguns dos testes podem ser subjectivos.
Etapa 9: Embalagem e expedição - A embalagem, o encaixotamento e a utilização de dessecantes podem ser utilizados para proteger as peças fundidas acabadas de danos durante o transporte.
O tipo de fundição determina a sequência exacta. Enquanto o alumínio fundido sob pressão pode dispensar uma limpeza mecânica pesada, o ferro fundido em areia exigirá uma granalhagem inicial agressiva.
Os fornecedores internos ou integrados melhoram a eficiência deste fluxo e reduzem os danos de manuseamento e os prazos de entrega. Uma sequência adequada ajudará a evitar potenciais problemas, como a formação de bolhas ou uma má aderência.
4. Quais são as vantagens do tratamento de superfície para peças metálicas fundidas?
A principal vantagem é a melhoria da resistência à corrosão. Os tratamentos de superfície criam uma barreira que impede a ocorrência de corrosão.
Quando as peças fundidas são tratadas com zinco ou revestimentos espessos em pó, podem durar muitas décadas sem uma quantidade significativa de deterioração.
As peças automóveis ou marítimas que tenham sido tratadas podem durar entre duas a cinco vezes mais do que as que não foram.
As peças que requerem substituição frequente reduzem o tempo de inatividade numa linha de produção e reduzem os custos.
Certos tratamentos de superfície melhoram a resistência ao desgaste e à abrasão dos materiais. O shot peening cria uma superfície de compressão que aumenta a superfície de impacto do tratamento.
Através de milhões de ciclos, as massas e a fricção dos materiais construídos serão reduzidas em artigos como bombas, válvulas e engrenagens.
É fundamental que os tratamentos de endurecimento de superfícies e de alívio de tensões criem superfícies que minimizem o aparecimento de fissuras, para que os tratamentos melhorem o desempenho.
Isto é especialmente verdadeiro para artigos que serão sujeitos a utilizações em máquinas pesadas e no sector aeroespacial, para suportar as cargas cíclicas de vibração.
Os tratamentos de superfície lisa ou os revestimentos decorativos que proporcionam um acabamento virado para o consumidor a um produto podem aumentar a perceção do valor do produto. Este facto também aumenta o preço que pode ser fixado para os artigos revestidos ou chapeados.
Quando as superfícies são preparadas, os revestimentos aderem mais fortemente do que as superfícies a revestir. Isto significa que, mesmo quando sujeito a impactos ou alterações de temperatura que criam expansão, a adesão à superfície revestida mantém-se.
Quando as superfícies são tratadas, os seus revestimentos são concebidos de tal forma para resistir ao desgaste que os intervalos de manutenção das superfícies são muito superiores aos das superfícies não tratadas.
As peças mantêm a sua estrutura durante a montagem de caraterísticas e componentes com tolerâncias apertadas e maior estabilidade dimensional e deflexão devido ao alívio de tensões durante a maquinagem secundária.
Com peças fundidas tratadas, o fabricante não precisa de alterar as ligas de base para obter flexibilidade.
Os custos de tratamento são um investimento porque os custos devidos a sucata, peças retrabalhadas, devoluções no terreno, devoluções em garantia e/ou devido à falta de qualidade são eliminados. O tratamento ajuda a superar as peças fundidas feitas de metal tratado, que eram normalmente tratadas.
5. Onde posso comprar peças metálicas fundidas com tratamento de superfície?
Simplificando os processos de compra, as fundições integradas oferecem peças metálicas fundidas acabadas com tratamento de superfície, acabamento e maquinagem.
Procurar processos de qualidade com certificação ISO 9001, IATF 16949 e/ou AS9100.
Sites como o Alibaba, ThomasNet ou made-in-china contêm muitas ofertas de fornecedores; filtre aqueles que listam especificações de tratamento de superfície nas suas ofertas.
Devido à sua precisão, tratamento rápido e normas de qualidade rigorosas, as fundições de metal na América do Norte e na Europa são mais caras e mais adequadas para aplicações especializadas, regulamentadas ou de elevado valor. Em contrapartida, as fundições de metal na Ásia (China, Índia e Vietname) são mais acessíveis e mais orientadas para a produção em massa. Também investiram no tratamento de conformidade com as normas internacionais.
Forneça as suas especificações de tratamento, o tipo de liga, a espessura do tratamento e os resultados dos testes de pulverização de sal para solicitar orçamentos.
Solicitar amostras de peças e relatórios de testes de terceiros. Os fornecedores fiáveis fornecem fotografias dos seus processos, listas de equipamento e referências de clientes sem serem solicitados.
Tenha em mente o aprovisionamento híbrido com agentes e/ou importadores locais. Estes tratam da tradução e da logística e encaminham-no para fundições específicas no estrangeiro.
Existem alguns nomes particularmente proeminentes entre estes importadores? Fundição Fuchun Empresa.
Seja o primeiro a definir os requisitos, tais como os tipos de materiais, a exposição ambiental prevista, as normas de cor, o volume e o orçamento. Isto ajuda na seleção dos fornecedores.
Muitos dos melhores desempenhos têm soluções de tratamento personalizadas com combinações de granalhagem + fosfatação + revestimento em pó + etc.
Iniciar conversações com o maior número possível de empresas. Avalie e compare os prazos de entrega, os orçamentos, a comunicação e a capacidade de adaptação.
As peças fundidas com tratamento de superfície chegam-lhe totalmente montadas ou prontas para instalação. Reduzem o grau de processamento necessário internamente e proporcionam uma consistência de qualidade fiável de lote para lote.
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