Como fornecedor de peças fundidas de aço carbono, estive profundamente envolvido no processo e vi em primeira mão como o projeto do riser é crucial para garantir a alimentação adequada dessas peças fundidas. Neste blog, compartilharei meus insights sobre como o projeto correto do riser pode fazer uma diferença significativa na qualidade das peças fundidas de aço carbono.
Compreendendo os fundamentos do design do riser
Primeiramente, vamos falar sobre o que é um riser. Um riser, também conhecido como alimentador, é um reservatório extra de metal fundido preso à peça fundida. Sua principal função é fornecer metal adicional à peça fundida à medida que ela solidifica. Por que isso é tão importante? Bem, quando o metal fundido esfria e solidifica, ele encolhe. Se não houver metal extra disponível para compensar esse encolhimento, isso pode levar a defeitos como porosidade, cavidades de encolhimento e até mesmo rachaduras na peça fundida final.
Na fundição de aço carbono, a taxa de encolhimento é relativamente alta em comparação com alguns outros materiais. O aço carbono normalmente apresenta uma contração volumétrica de cerca de 3 a 6% durante a solidificação. Essa é uma quantia significativa e, se não for tratada adequadamente, pode arruinar o elenco. É aqui que entra o riser. Ele atua como uma fonte reserva de metal para preencher as lacunas criadas pelo encolhimento.
Fatores que afetam o projeto do riser
Há vários fatores que precisam ser considerados ao projetar um riser para peças fundidas de aço carbono.
1. Forma e tamanho da fundição
A forma e o tamanho da peça fundida desempenham um papel importante na determinação do design do riser. Por exemplo, uma peça fundida grande e espessa exigirá um riser maior em comparação com uma peça pequena e fina. Isso ocorre porque peças fundidas maiores demoram mais para solidificar e têm mais volume para encolher. Além disso, o formato da peça fundida pode afetar a forma como o metal fundido flui e solidifica. Formas complexas podem exigir vários risers para garantir uma alimentação adequada.
2. Tempo de Solidificação
O tempo de solidificação da peça fundida e do riser é outro fator crítico. O riser precisa permanecer fundido por mais tempo do que a peça fundida para que possa fornecer metal continuamente. Para conseguir isso, o riser geralmente é projetado para ter um volume maior e uma taxa de resfriamento mais lenta. Isso pode ser feito ajustando o tamanho, a forma e o isolamento do riser.
3. Fluxo metálico
O projeto do riser também deve facilitar o fluxo suave do metal do riser para a peça fundida. Se o fluxo for restrito, o metal pode não atingir todas as áreas da peça fundida, causando preenchimento incompleto e defeitos. A conexão entre o riser e a peça fundida, conhecida como pescoço do riser, precisa ser cuidadosamente projetada para garantir o fluxo adequado. Um gargalo muito estreito pode causar gargalo, enquanto um gargalo muito largo pode resultar em perda excessiva de metal.
Tipos de risers para peças fundidas de aço carbono
Existem diferentes tipos de risers que podem ser usados na fundição de aço carbono, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens.
1. Risers abertos
Os risers abertos são o tipo mais simples de risers. São abertos para a atmosfera na parte superior, o que permite fácil remoção de gases e fornece indicação visual do nível do metal. No entanto, eles também têm uma área de superfície relativamente grande exposta ao ar, o que pode levar a um resfriamento e solidificação mais rápidos. Isso significa que eles podem precisar ser maiores em tamanho para garantir que permaneçam fundidos por tempo suficiente para alimentar a peça fundida.
2. Risers cegos
Os risers cegos são completamente fechados dentro do molde. Eles têm uma área superficial menor exposta ao ar, o que resulta em resfriamento e solidificação mais lentos. Isso os torna mais eficientes em termos de uso de metal. No entanto, são mais difíceis de projetar e monitorar, pois não há indicação visual do nível de metal em seu interior.
3. Risers isolados
Os risers isolados são projetados com materiais isolantes ao seu redor para retardar o processo de resfriamento. Isto permite que permaneçam fundidos por mais tempo, reduzindo a necessidade de um grande volume de riser. Os risers isolados podem ser abertos ou cegos e são frequentemente usados para peças fundidas complexas ou grandes, onde a alimentação adequada é crítica.
Projetando o riser para alimentação ideal
Agora que conhecemos os fatores e tipos de risers, vamos falar sobre como projetar o riser para uma alimentação ideal.
1. Calcule o volume do riser
O primeiro passo é calcular o volume do riser necessário. Isso pode ser feito usando vários métodos, como o método do módulo. O módulo é uma medida do tempo de solidificação de uma peça fundida ou riser. O riser deve ter um módulo maior que o da peça fundida para garantir que permaneça fundido por mais tempo. Uma vez calculado o módulo, o volume do riser pode ser determinado com base em sua forma.
2. Escolha o formato correto do riser
O formato do riser também pode afetar sua eficiência de alimentação. Os risers esféricos ou cilíndricos são frequentemente preferidos porque têm uma proporção menor entre área de superfície e volume, o que resulta em um resfriamento mais lento. No entanto, a forma também precisa ser compatível com a fundição e o projeto do molde.
3. Projete o pescoço do riser
O pescoço do riser é a conexão entre o riser e a peça fundida. Deve ser projetado para permitir um fluxo suave do metal, evitando a solidificação prematura do metal no pescoço. Um pescoço cônico é freqüentemente usado, com a extremidade maior conectada ao riser e a extremidade menor conectada à peça fundida. Isto ajuda a controlar o fluxo do metal e reduz o risco de encolhimento no ponto de conexão.
Exemplos do mundo real
Vamos dar uma olhada em alguns exemplos do mundo real onde o projeto adequado do riser fez a diferença nas peças fundidas de aço carbono.
Recentemente trabalhamos em um projeto paraCamiseta cruzada de fundição de investimento. Este era um componente complexo com múltiplas ramificações e seções espessas. Ao usar vários risers cegos isolados, conseguimos garantir que todas as peças da peça fundida fossem alimentadas adequadamente durante a solidificação. O resultado foi uma peça fundida de alta qualidade sem defeitos visíveis de contração.
Outro exemplo é o nosso trabalho emParte do cabo da panela de pressão. Esta parte relativamente pequena tinha um design de paredes finas, mas ainda exigia um design cuidadoso do riser. Usamos um riser pequeno e aberto com um pescoço bem projetado para garantir que o metal fluísse suavemente no formato do cabo. A peça fundida apresentou excelente acabamento superficial e sem defeitos internos.
Também lidamos frequentemente comFundição de investimento Ss304. Para essas peças fundidas de aço inoxidável, que possuem características de solidificação semelhantes às do aço carbono em alguns aspectos, o projeto correto do riser é igualmente importante. Ao ajustar o tamanho, formato e isolamento do riser com base nos requisitos específicos de cada peça fundida, conseguimos produzir peças fundidas SS304 de alta qualidade de forma consistente.
Conclusão
Concluindo, o projeto do riser é um aspecto crítico da fundição de aço carbono. Ao considerar cuidadosamente fatores como formato e tamanho da peça fundida, tempo de solidificação e fluxo do metal, e escolher o tipo e design correto de risers, podemos garantir a alimentação adequada das peças fundidas e minimizar a ocorrência de defeitos.
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Referências
- Campbell, J. (2003). Fundição. Butterworth-Heinemann.
- Flemings, MC (1974). Processamento de Solidificação. McGraw-Hill.
- Kalpakjian, S. e Schmid, SR (2013). Engenharia e Tecnologia de Manufatura. Pearson.