Princípios e métodos de seleção de materiais metálicos

Você já se perguntou por que alguns metais são perfeitos para seu projeto e outros não? Neste artigo, exploramos os principais fatores para selecionar o material metálico certo para suas necessidades. Prepare-se para descobrir dicas práticas e insights que o ajudarão a tomar decisões informadas e a obter resultados ideais em seus projetos de engenharia mecânica.

Índice

Princípio básico

Ao selecionar materiais e processos de fabricação, é imperativo realizar uma avaliação abrangente com base em três perspectivas críticas: adequação, viabilidade e custo-benefício. Essa abordagem multifacetada garante o desempenho ideal, a capacidade de fabricação e a viabilidade econômica do produto final.

A avaliação da adequação envolve analisar se as propriedades e as características de desempenho do material estão alinhadas com as condições de trabalho e os requisitos funcionais pretendidos. Isso inclui a avaliação das propriedades mecânicas (como força, ductilidade e resistência à fadiga), do comportamento térmico, da resistência à corrosão e de quaisquer atributos específicos cruciais para a aplicação.

A análise de viabilidade se concentra em determinar se o processo de fabricação escolhido é compatível com o material selecionado. Isso engloba considerações como formabilidade, usinabilidade, soldabilidade e quaisquer limitações ou desafios associados ao processamento do material usando os equipamentos e as técnicas disponíveis. Ferramentas avançadas de simulação e execuções piloto podem ser empregadas para validar a viabilidade do processo e identificar possíveis problemas antes da produção em escala total.

A avaliação da relação custo-benefício examina os aspectos econômicos da seleção de materiais e dos processos de fabricação. Isso envolve a análise dos custos de matéria-prima, despesas de processamento, consumo de energia, requisitos de ferramentas e possíveis taxas de rendimento. Além disso, os custos do ciclo de vida, incluindo manutenção, reciclagem e descarte, devem ser considerados na avaliação geral da relação custo-benefício.

Princípio de aplicabilidade

O princípio da adequação é fundamental na seleção de materiais, exigindo que os materiais escolhidos resistam às condições operacionais e atendam aos requisitos de desempenho. Essa etapa crítica na seleção de materiais garante a funcionalidade ideal e a longevidade dos componentes.

A adequação do material é determinada por um conjunto abrangente de especificações internas de qualidade, incluindo:

  1. Composição química
  2. Microestrutura
  3. Propriedades mecânicas (por exemplo, resistência, ductilidade, tenacidade)
  4. Propriedades físicas (por exemplo, condutividade térmica, resistividade elétrica)
  5. Propriedades químicas (por exemplo, resistência à corrosão, reatividade)

Ao selecionar materiais, os engenheiros devem considerar três fatores principais:

1. Condições de carga: Isso abrange a magnitude e a natureza das tensões aplicadas (estáticas, dinâmicas, cíclicas) e sua distribuição dentro do componente. Fatores como fadiga, fluência e resistência ao impacto podem ser críticos, dependendo da aplicação.

2. Ambiente de serviço: Isso inclui:

  • Meio (por exemplo, ar, água, produtos químicos)
  • Faixa de temperatura operacional
  • Condições de pressão
  • Considerações sobre atrito e desgaste
  • Exposição a radiação ou campos eletromagnéticos

3. Requisitos de desempenho:

  • Vida útil esperada
  • Tensões e deformações permitidas
  • Requisitos funcionais específicos (por exemplo, condutividade térmica ou elétrica)
  • Considerações sobre manutenção
  • Custo-benefício e disponibilidade

Uma avaliação holística desses fatores é essencial para garantir que os materiais selecionados não apenas atendam, mas também excedam os requisitos de desempenho. Essa abordagem minimiza o risco de falha prematura, otimiza a vida útil do componente e garante a utilização econômica do material.

Além disso, as considerações emergentes na seleção de materiais incluem sustentabilidade, reciclabilidade e impacto ambiental, que estão se tornando cada vez mais importantes nas práticas modernas de engenharia.

Princípio tecnológico

Uma vez que os materiais tenham sido selecionados, a tecnologia de processamento geralmente pode ser determinada. Entretanto, é importante ter em mente que o processo de processamento pode alterar as propriedades dos materiais. Além disso, fatores como a forma, a estrutura, o tamanho do lote e as condições de produção das peças também desempenham um papel importante na determinação da tecnologia de processamento de materiais.

O princípio da viabilidade requer a consideração da processabilidade dos materiais ao selecioná-los, e os materiais com boa processabilidade devem ser preferidos para minimizar a dificuldade e o custo de fabricação. Cada processo de fabricação tem suas próprias características, vantagens e desvantagens.

Quando peças feitas do mesmo material são fabricadas usando processos diferentes, a dificuldade e o custo podem variar, assim como o desempenho necessário do processamento do material. Por exemplo, o forjamento pode não ser viável para peças com formas complexas e tamanhos grandes. Nesses casos, pode-se usar fundição ou soldagem, mas o material deve ter bom desempenho de fundição ou soldagem e a estrutura deve atender aos requisitos de fundição ou soldagem.

Em outro exemplo, ao fabricar chaves e pinos por meio de trefilação a frio, o alongamento dos materiais e o impacto do fortalecimento da deformação em suas propriedades mecânicas devem ser considerados.

Princípio econômico

Além de atender aos requisitos de uso e processamento de materiais, é fundamental considerar a relação custo-benefício dos materiais nos processos de fabricação e manufatura de metais.

O princípio da relação custo-benefício envolve a seleção de materiais que ofereçam um equilíbrio ideal entre desempenho e preço. O desempenho abrange as propriedades funcionais do material, normalmente representadas por sua vida útil, resistência mecânica, resistência à corrosão e fatores de segurança. O preço dos materiais é determinado pelos custos iniciais e do ciclo de vida, incluindo despesas de produção e custos operacionais de longo prazo.

Os custos dos materiais são influenciados por vários fatores:

  1. Custos de matéria-prima: As flutuações nos mercados globais de commodities podem afetar significativamente os preços.
  2. Taxa de utilização de material: Técnicas eficientes de aproveitamento e redução de sucata podem melhorar a relação custo-benefício.
  3. Custos de formação: Despesas associadas a processos como fundição, forjamento ou extrusão.
  4. Custos de processamento: Despesas de usinagem, tratamento térmico e acabamento de superfície.
  5. Custos de instalação e comissionamento: Despesas relacionadas à montagem no local e à integração do sistema.
  6. Custos de manutenção: Despesas de longo prazo para manutenção, incluindo proteção contra corrosão e resistência ao desgaste.
  7. Custos de gerenciamento: Despesas gerais para controle de estoque e gerenciamento da cadeia de suprimentos.
  8. Custos de energia: Despesas relacionadas ao processamento e à fabricação de materiais.
  9. Custos de conformidade ambiental: Despesas associadas ao cumprimento de requisitos regulatórios e práticas sustentáveis.

Para otimizar a relação custo-benefício, os fabricantes devem considerar:

  • Análise de custo do ciclo de vida (LCCA) para avaliar a eficiência econômica de longo prazo
  • Engenharia de valor para identificar materiais ou processos alternativos que mantenham a funcionalidade com custos reduzidos
  • Implementação de princípios de manufatura enxuta para minimizar o desperdício e melhorar a eficiência
  • Adoção de tecnologias de fabricação avançadas, como a fabricação de aditivos, para reduzir o desperdício de material e as etapas de processamento
  • Colaboração com fornecedores para desenvolver soluções econômicas de materiais e alavancar economias de escala

Etapas, métodos e base da seleção de materiais e processos de formação

As etapas para selecionar materiais e processos de fabricação são as seguintes:

  • Escolha os materiais com base nas condições e nos requisitos de uso.
  • Com base nos materiais selecionados, escolha um processo de fabricação adequado, levando em conta fatores como o custo dos materiais, as propriedades de processamento dos materiais, a complexidade das peças, o tamanho do lote das peças, as condições de produção existentes e os requisitos técnicos.

1. Etapas e métodos para selecionar materiais e seus processos de formação

Para avaliar as condições de serviço das peças, é necessário determinar a carga específica, o estado de estresse, a temperatura, a corrosão e as condições de desgaste que as peças sofrerão durante o uso.

Para peças usadas em condições normais de temperatura, o principal requisito é que os materiais tenham propriedades mecânicas adequadas. Entretanto, para peças usadas em condições diferentes, os materiais devem ter propriedades físicas e químicas específicas.

Se as peças forem usadas em altas temperaturas, os materiais devem ter resistência a altas temperaturas e à oxidação. As peças usadas em equipamentos químicos devem ter alta resistência à corrosão. Algumas peças de instrumentos exigem materiais com propriedades eletromagnéticas. Para estruturas de soldagem usadas em áreas extremamente frias, devem ser considerados os requisitos de resistência a baixas temperaturas.

Quando usados em áreas úmidas, devem ser incluídos requisitos de resistência à corrosão atmosférica. Veja a seguir as etapas gerais para a seleção de materiais:

  • Por meio de análises ou testes, juntamente com os resultados da análise de falhas de materiais semelhantes, determine vários indicadores generalizados de tensão permitida, como resistência permitida, tensão permitida, deformação permitida e tempo de serviço.
  • Identificar os indicadores principais e secundários de tensão admissível generalizada e usar os indicadores mais importantes como base principal para a seleção de materiais.
  • Com base nos principais indicadores de desempenho, selecione vários materiais que atendam aos requisitos.
  • Escolha os materiais e seu processo de formação com base no processo de formação dos materiais, na complexidade das peças, no lote de produção das peças, nas condições de produção existentes e nas condições técnicas.
  • Considere fatores como o custo do material, tecnologia de formaçãoO desempenho do material e a confiabilidade do uso para selecionar o material mais adequado usando um método de otimização.
  • Se necessário, teste os materiais e coloque-os em produção para verificação ou ajuste.

Observe que essas são apenas diretrizes gerais para a seleção de materiais e que o processo pode ser demorado e complexo.

Para peças importantes e novos materiaisPara garantir a segurança do material durante a seleção, é necessário um número significativo de testes básicos e processos de produção experimental. Para materiais menos importantes e peças de pequenos lotesOs materiais são normalmente selecionados com base na experiência de uso de materiais semelhantes sob as mesmas condições de trabalho, e a marca e a especificação dos materiais são determinadas, seguidas pela organização do processo de formação.

Se as peças forem danificadas normalmente, os materiais originais e o processo de formação poderão ser usados. Se o dano for devido a um dano inicial anormal, a causa da falha deverá ser determinada e as medidas apropriadas deverão ser tomadas. Se for resultado do material ou de seu processo de produção, novos materiais ou um novo processo de moldagem podem ser considerados.

2. Base de seleção de materiais

(1) Condições de carga

Os materiais de engenharia são expostos a várias forças durante a operação, como tensão de tração, tensão de compressão, tensão de cisalhamento, tensão de corte, torque e força de impacto, entre outras.

As propriedades mecânicas e os modos de falha dos materiais estão intimamente ligados às condições de carga a que são submetidos.

Na engenharia, é fundamental que o maquinário e as estruturas funcionem de forma segura e confiável e atendam aos requisitos de movimento.

Por exemplo, o eixo de uma máquina-ferramenta deve ser capaz de operar normalmente sem quebrar ou sofrer deformação excessiva sob tensão. Outro exemplo é que, quando um macaco levanta uma carga, o parafuso deve permanecer reto e equilibrado sem se dobrar repentinamente.

A operação segura e confiável dos componentes de engenharia depende do cumprimento dos requisitos de resistência, rigidez e estabilidade.

Há condições específicas para cada um desses aspectos dos materiais na mecânica dos materiais que devem ser consideradas ao analisar as condições de estresse ou selecionar materiais.

Ao selecionar materiais com base em condições de estresse, é importante considerar não apenas as propriedades mecânicas dos materiais, mas também o conhecimento relevante da mecânica dos materiais para fazer uma escolha cientificamente informada.

Tabela 1 Tensão, formas de falha e propriedades mecânicas necessárias de várias peças comuns

Peças de reposiçãoCondições de trabalhoFormas comuns de falhaPrincipais requisitos de propriedade mecânica
Categoria de estressePropriedades de cargaOutras formas
Parafuso de fixação comumTensão de tração e tensão de cisalhamentoCarga estáticaDeformação excessiva e fraturaResistência ao escoamento Resistência ao cisalhamento
Eixo de transmissãoTensão de flexão Tensão de torçãoChoque cíclicoAtrito e vibração no munhãoFalha por fadiga, deformação excessiva e desgaste no munhãoPropriedades mecânicas abrangentes
Engrenagem de transmissãoTensão compressiva e tensão de flexãoChoque cíclicoForte atrito e vibraçãoDesgaste, descascamento por pites, quebra de dentesSuperfície: dureza, flexão resistência à fadigaCentro: resistência à fadiga por contato; Centro: resistência ao escoamento, tenacidade
PrimaveraTensão de torção Tensão de flexãoChoque cíclicoVibraçãoPerda de elasticidade, fratura por fadigaLimite elástico, índice de elasticidade, resistência à fadiga
Par de êmbolos da bomba de óleoTensão compressivaChoque cíclicoFricção, corrosão por óleoabrasãoDureza e resistência à compressão
Matriz de trabalho a frioEstresse complexoChoque cíclicoForte atritoDesgaste e fratura frágilDureza, resistência e tenacidade suficientes
Matriz de fundição sob pressãoEstresse complexoChoque cíclicoAlta temperatura, atrito, corrosão de metal líquidoFadiga térmica, fratura frágil, desgasteResistência a altas temperaturas, resistência à fadiga térmica, tenacidade e dureza vermelha
Rolamento de rolosTensão compressivaChoque cíclicoForte atritoFratura por fadigadesgaste, descascamento por piteResistência à fadiga de contato, dureza e resistência ao desgaste
VirabrequimTensão de flexão Tensão de torçãoChoque cíclicoAtrito do periódicoFratura frágil, fratura por fadiga, erosão e desgasteResistência à fadiga, dureza, resistência à fadiga por impacto e propriedades mecânicas abrangentes
Haste de conexãoTensão de tração e tensão de compressãoChoque cíclicoFratura frágilResistência à fadiga compressiva, resistência à fadiga por impacto

(2) Temperatura de serviço dos materiais

A maioria dos materiais é normalmente usada em temperatura ambiente, mas também há materiais que são usados em temperaturas altas ou baixas.

Devido a essas diferentes temperaturas de serviço, as propriedades necessárias dos materiais também variam muito.

À medida que a temperatura diminui, a resistência e a plasticidade dos materiais de aço diminuem continuamente. Em um determinado ponto, há uma diminuição significativa da resistência e da plasticidade, conhecida como temperatura de transição dúctil-frágil.

Quando usados abaixo da temperatura de transição dúctil-frágil, os materiais são suscetíveis à fratura frágil sob baixa tensão, o que pode resultar em danos. Portanto, ao selecionar o aço para uso em baixa temperatura, devem ser escolhidos materiais com uma temperatura de transição dúctil-frágil inferior às condições de trabalho.

A liga de vários aços de baixa temperatura tem o objetivo de reduzir teor de carbono e melhorando sua resistência a baixas temperaturas.

À medida que a temperatura aumenta, as propriedades dos materiais de aço sofrem várias alterações, incluindo uma diminuição na resistência e durezaA oxidação ou a corrosão em altas temperaturas, um aumento e depois uma diminuição da plasticidade e da resistência.

Essas alterações afetam o desempenho do material e podem torná-lo inutilizável. Por exemplo, a temperatura de serviço para aço carbono e ferro fundido não deve exceder 480 ℃, enquanto a temperatura de serviço para liga de aço não deve exceder 1150 ℃.

(3) Corrosão

No setor, a taxa de corrosão é comumente usada para expressar a resistência à corrosão dos materiais.

A taxa de corrosão é medida como a perda de material metálico por unidade de área em um período de tempo específico ou como a profundidade da corrosão no material metálico ao longo do tempo.

O setor geralmente usa um sistema de classificação de resistência à corrosão de 6 categorias e 10 graus, variando da Classe I, com resistência total à corrosão, à Classe VI, sem resistência à corrosão, conforme mostrado na Tabela 2.

Tabela 2 Critérios de classificação e classificação para resistência à corrosão de Materiais metálicos

Classificação de resistência à corrosãoClassificação de resistência à corrosãoTaxa de corrosão, mm/d
ICompleta resistência à corrosão1<0.001
Muito resistente à corrosão230.001~0.005
0.005~0.01
IIIResistência à corrosão450.01~0.05
0.05~0.1
IVResistência à corrosão670.1~0.5
0.5~1.0
VBaixa resistência à corrosão891.0~5.0
5.0~10.0
VINão resistente à corrosão10>10.0

A maioria dos materiais de engenharia opera em ambientes atmosféricos e sofre com a corrosão atmosférica, que é um problema comum.

A umidade, a temperatura, a luz solar, a água da chuva e o conteúdo de gases corrosivos da atmosfera afetam muito a corrosão desses materiais.

Em ligas comuns, o aço carbono tem uma taxa de corrosão de 10^-605 m/d em atmosferas industriais, mas pode ser usado após ser pintado ou tratado com outras camadas protetoras.

O aço de baixa liga contendo elementos como cobre, fósforo, níquel e cromo melhorou muito a resistência à corrosão atmosférica e pode ser usado sem pintura.

Materiais como alumínio, cobre, chumbo e zinco têm boa resistência à corrosão atmosférica.

(4) Resistência ao desgaste

Veja a seguir os fatores que afetam a resistência ao desgaste dos materiais:

Propriedades do materialincluindo dureza, resistência, capacidade de sofrer endurecimento por trabalho, condutividade térmica, estabilidade química, estado da superfície, etc.

② Condições de atrito: incluindo as características do material abrasivo no atrito, a pressão, a temperatura, a velocidade do atrito, as propriedades dos lubrificantes e a presença de condições corrosivas.

Em geral, os materiais com alta dureza são menos suscetíveis à penetração ou à abrasão por objetos de esmerilhamento e têm um alto limite de fadiga, o que resulta em alta resistência ao desgaste. Além disso, a alta tenacidade garante que, mesmo que o material seja penetrado ou abrasado, ele não se romperá, melhorando ainda mais sua resistência ao desgaste.

Portanto, a dureza é o principal aspecto da resistência ao desgaste. É importante observar que a dureza dos materiais pode mudar durante o uso. Por exemplo, os metais que sofrem endurecimento por trabalho tornam-se mais duros durante o atrito, enquanto os metais que podem ser amolecidos pelo calor podem amolecer durante o atrito.

3. Base para a seleção do processo de formação de material

Em geral, quando o material de um produto é determinado, o tipo de processo de formação é identificado.

Por exemplo, se o produto for feito de ferro fundido, deve-se usar fundição; se for feito de chapa metálicaSe a peça for feita de plástico ABS, a moldagem por injeção é a melhor opção; e se forem peças de cerâmica, o processo adequado de moldagem de cerâmica deve ser selecionado.

No entanto, é importante ter em mente que o processo de conformação também pode afetar o desempenho do material, portanto, os requisitos de desempenho final do material devem ser levados em conta ao selecionar o processo de conformação.

Desempenho dos materiais do produto

① Propriedades mecânicas dos materiais

Por exemplo, engrenagem de aço As peças podem ser fundidas quando suas propriedades mecânicas não forem críticas, mas quando forem necessárias altas propriedades mecânicas, deve-se usar o processamento sob pressão.

② Desempenho de serviço dos materiais

Por exemplo, na fabricação de peças de volante para carros e motores de automóveis, o aço forjamento de matrizes deve ser usado em vez de forjamento de matriz aberta. Isso ocorre porque a alta velocidade dos carros e a exigência de uma direção suave significam que as fibras expostas nas peças forjadas do volante podem causar corrosão e afetar o desempenho. O forjamento em matriz fechada é preferível ao forjamento em matriz aberta, pois elimina o flash e evita o corte e a exposição da estrutura de fibra das peças forjadas.

③ Propriedades tecnológicas dos materiais

As propriedades tecnológicas incluem propriedades de fundição, propriedades de forjamento, propriedades de soldagem, propriedades de tratamento térmico e propriedades de corte. Por exemplo, materiais metálicos não ferrosos com baixa capacidade de soldagem devem ser conectados usando soldagem a arco de argônio em vez de soldagem manual a arco. O PTFE, por ser um material termoplástico com baixa fluidez, não é adequado para moldagem por injeção e só deve ser moldado por prensagem e sinterização.

④ Propriedades especiais dos materiais

As propriedades especiais incluem resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência ao calor, condutividade ou isolamento. Por exemplo, o impulsor e a carcaça de uma bomba resistente a ácidos devem ser feitos de aço inoxidável e fundidos. Se for usado plástico, a moldagem por injeção é uma opção. Se forem necessárias resistência ao calor e resistência à corrosão, deve-se usar cerâmica e moldá-la por meio do processo de rejuntamento.

(2) Lote de produção de peças

Para a produção em massa de produtos, o processo de moldagem com alta precisão e produtividade deve ser selecionado para garantir a precisão e a eficiência. Embora o equipamento necessário para esses processos de moldagem possa ter um custo de fabricação relativamente alto, esse investimento pode ser compensado pela redução no consumo de material por produto.

Para a produção em massa de peças forjadas, o recomendado é processos de formação incluem forjamento de matriz, laminação a frio, trefilação a frio e extrusão a frio.

Para a produção em massa de peças fundidas de ligas não ferrosas, fundição de moldes metálicos, fundição sob pressão e fundição de baixo teor de carbono. fundição sob pressão são os processos de moldagem recomendados.

Para a produção em massa de peças de náilon MC, o processo de moldagem por injeção é a escolha preferida.

Para a produção de pequenos lotes, podem ser selecionados processos de formação com menor precisão e produtividade, como moldagem manual, forjamento livre, soldagem manual e processos que envolvam corte.

(3) Complexidade da forma e requisitos de precisão das peças

Para peças metálicas com formas complexas, especialmente aquelas com cavidades internas complexas, o processo de fundição é frequentemente selecionada, como para caixa, corpo da bomba, bloco de cilindros, corpo da válvula, carcaça e componentes do leito.

Peças plásticas de engenharia com formas complexas são normalmente produzidas usando o processo de moldagem por injeção.

As peças de cerâmica com formas complexas podem ser produzidas usando o processo de moldagem por injeção ou de fundição.

Para peças de metal com formas simples, podem ser usados processos de processamento por pressão ou de formação por soldagem.

As peças plásticas de engenharia com formas simples podem ser produzidas usando processos de moldagem por sopro, moldagem por extrusão ou moldagem.

As peças de cerâmica com formas simples geralmente são moldadas.

Se o produto for uma fundição e a precisão dimensional não for um requisito importante, pode-se usar a fundição em areia comum. Para alta precisão dimensional, a fundição de investimento, a fundição de padrão evaporativo, a fundição sob pressão ou a fundição de baixa pressão podem ser selecionadas com base no material de fundição e no tamanho do lote.

Para requisitos de baixa precisão dimensional no forjamento, o forjamento livre é comumente usado. Para requisitos de alta precisão, o forjamento de matriz ou a formação por extrusão são selecionados.

Se o produto for plástico e exigir baixa precisão, a moldagem por sopro oco é a preferida. Para requisitos de alta precisão, opta-se pela moldagem por injeção.

(4) Condições de produção existentes

As condições de produção existentes referem-se à capacidade atual dos equipamentos, à experiência técnica do pessoal e à possibilidade de terceirização de produtos.

Por exemplo, na produção de produtos de maquinário pesado, se não houver um forno de siderurgia de grande capacidade ou equipamentos de elevação e transporte para serviços pesados no local, o processo combinado de fundição e soldagem é frequentemente usado. Isso envolve a divisão de peças grandes em peças menores para fundição e, em seguida, a soldagem das mesmas para formar peças maiores.

Como outro exemplo, as peças do cárter de óleo para um torno são normalmente produzidas por meio da estampagem de placas de aço finas com uma prensa. Se as condições no local não forem adequadas para esse processo, devem ser usados métodos alternativos.

Por exemplo, se não houver chapas finas ou prensas grandes no local, talvez seja necessário usar o processo de fundição. Se houver chapas finas disponíveis, mas não houver uma prensa grande, um processo de conformação por fiação econômico e viável poderá ser usado como substituto da conformação por estampagem.

(5) Consideração de novos processos, tecnologias e materiais

Com as crescentes demandas do mercado industrial, os usuários têm requisitos cada vez mais altos de variedade de produtos e atualizações de qualidade, o que leva a uma mudança da produção em massa para a produção de várias variedades e pequenos lotes. Isso amplia o escopo de aplicação de novos processos, tecnologias e materiais.

Para encurtar o ciclo de produção e melhorar os tipos e a qualidade dos produtos, é necessário considerar o uso de novos processos, tecnologias e materiais, como fundição de precisão, forjamento de precisão, estampagem de precisão, extrusão a frio, forjamento de matriz líquida, conformação superplástica, moldagem por injeção, metalurgia do pó, cerâmica e outras conformações de pressão estática, conformação de material composto e conformação rápida. Isso permitirá a obtenção de peças quase em forma de rede e uma melhoria significativa na qualidade do produto e nos benefícios econômicos.

Além disso, para fazer uma seleção razoável do processo de moldagem, é importante ter uma compreensão clara das características e do escopo de aplicação de vários processos de moldagem, bem como do impacto do processo de moldagem nas propriedades do material.

As características de vários processos de formação de blanks de materiais metálicos são mostradas na Tabela 3.

Tabela 3 Características de vários processos de formação de blanks

 FundiçãoForjamentoPeças para estampariaSoldagemEstoque laminado
Características de moldagemFormação em estado líquidoDeformação plástica sólidaDeformação plástica sólidaConexão sob cristalização ou estado sólidoDeformação plástica sólida
Requisitos para o desempenho do processo do materialBoa liquidez e baixo encolhimentoBoa plasticidade, resistência a pequenas deformaçõesBoa plasticidade, resistência a pequenas deformaçõesAlta resistência, boa plasticidade, boa estabilidade química no estado líquidoBoa plasticidade, resistência a pequenas deformações
Materiais comunsMateriais de aço, ligas de cobre, ligas de alumínioAço carbono médio, aço estrutural de ligaAço macio, chapa de metal não ferrosoAço de baixo carbono, aço de baixa liga, aço inoxidável, liga de alumínioAço de baixo e médio carbono, liga de aço, liga de alumínio, liga de aço
Características da estrutura metálicaGrãos grossos e tecido soltoOs grãos são finos, densos e dispostos de forma direcionalFormação de uma nova organização simplificada ao longo da direção de alongamentoA zona de solda é de estrutura de fundição, e a zona de fusão e a zona de superaquecimento são grosseirasOs grãos são finos, densos e dispostos de forma direcional
Características da estrutura metálicaGrãos grossos e tecido soltoOs grãos são finos, densos e dispostos de forma direcionalFormação de uma nova organização simplificada ao longo da direção de alongamentoA zona de solda tem estrutura de fundição, e os grãos na zona de fusão e na zona de superaquecimento são grossosOs grãos são finos, densos e dispostos de forma direcional
Propriedade mecânicaUm pouco menor do que as peças forjadasMelhor do que peças fundidas da mesma composiçãoA resistência e a dureza da peça deformada são altas, e a rigidez estrutural é boaAs propriedades mecânicas da junta podem atingir ou se aproximar do metal de baseMelhor do que peças fundidas da mesma composição
Características estruturaisForma irrestrita, pode produzir peças com estrutura bastante complexaForma simplesEstrutura leve e formato ligeiramente complexoO tamanho e a estrutura são geralmente irrestritosForma simples, menos alterações nas dimensões horizontais
Taxa de utilização de materialaltabaixomaiormaiorInferior
Ciclo de produçãolongoForjamento livre curto, forjamento longolongoMais curtocurto
Custos de produçãoInferiormaiorQuanto maior o lote, menor o customaiorInferior
Principal escopo de aplicaçãoDiversas peças estruturais e mecânicasPeças de transmissão, ferramentas, moldes e outras peçasDiversas peças formadas por chapasVárias peças estruturais de metal, parcialmente usadas para peças em brutoBlanks estruturais
Exemplos de aplicativosEstrutura, cama, base, bancada de trabalho, trilho de guia, caixa de engrenagens, corpo da bomba, virabrequim, assento do rolamento, etc.Eixo de máquina-ferramenta, eixo de transmissãoEixo de manivela, biela, parafuso, mola, matriz, etc.Carroceria de automóvel, carcaça do medidor do motor, carcaça do instrumento elétrico, tanque de água, tanque de óleoCaldeira, vaso de pressão, tubulação de vaso químico, estrutura de fábrica, ponte, carroceria de veículo, casco, etc.Eixo liso, parafuso de avanço, parafuso, porca, pino, etc.
Não se esqueça de que compartilhar é cuidar! : )
Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.

Você também pode gostar
Nós os escolhemos só para você. Continue lendo e saiba mais!
Novos materiais com potencial para o futuro

50 novos materiais que moldarão o futuro da indústria!

Imagine materiais que podem revolucionar setores inteiros - tornando as coisas mais fortes, mais leves e mais inteligentes. Este artigo explora 50 materiais inovadores que estão prontos para transformar a tecnologia e a fabricação. Desde a força inigualável do grafeno...
MáquinaMFG
Leve sua empresa para o próximo nível
Assine nosso boletim informativo
As últimas notícias, artigos e recursos, enviados semanalmente para sua caixa de entrada.
© 2024. Todos os direitos reservados.

Entre em contato conosco

Você receberá nossa resposta em 24 horas.