Fundição vs Forjamento

Antes de explicar algumas diferenças entre a fundição e forjamento, tomemos um pequeno tempo para considerar sobre os dois materiais que comumente são submetidos a esses processos: o ferro e o aço. O ferro é um material muito familiar na nossa vida diária e é usado para criar várias ferramentas e outros produtos. O ferro é também o principal componente de ligas de aço. Então, em que são diferentes esses dois materiais?

A primeira distinção importante a fazer é que o termo "ferro" usado na conversação diária não é que se refere sempre ao elemento puro ferro. Muitas vezes se refere às ligas de ferro. O ferro elemental tem ponto de fusão muito alto e é usado para produzir várias ligas de ferro e aço que são classificadas de acordo com o método de produção usado e porcentagens de ferro, carbono e outros elementos presentes na liga.

Provavelmente todos sabem das diferenças básicas entre o ferro e o aço e conseguem identificar alguns dos objetos feitos de cada um. Objetos como a chaleira tradicional do Japão e a tampa de bueiro podem ser feitos de ferro fundido, enquanto nos exemplos do uso de aço se incluem as facas de cozinha e os tubos de aço. A variedade de ligas de ferro e aço disponíveis fornecem uma ampla gama de materiais a serem escolhidos com base nas propriedades desejadas. Outros fatores tais como padrões regionais estabelecidos pelas agências governamentais podem também afetar na seleção de materiais para certos equipamentos industriais.

Ferro fundido		Aço
Tampa de bueiro	Chaleira tradicional	Faca de cozinha	Tubo de aço

Diferenças entre ferro fundido e aço

A principal diferença de composição entre o aço e ferro é a quantidade de carbono presente na liga. O ferro fundido contém tipicamente mais de 2,0% em peso de carbono. Para produzir o aço, o nível de carbono é reduzido até entre 0,008% e 2,0%. O ferro fundido tem ponto de fusão relativamente baixo (mais baixo que o de ferro elemental), enquanto que o aço se funde à temperatura mais alta que o ferro fundido. Estas diferenças têm efeitos significantes na forma como esses metais podem ser moldados e usados. O ponto de fusão do ferro fundido ser baixo e a facilidade com que ele flui são as razões chaves porque ele é comumente usado na fundição de grande variedade de produtos.

Entretanto, como já o nome propõe, o ferro fundido se destina somente para ser fundido, não podendo ser forjado. Além disso, apesar de se destacar na capacidade de fundir-se e em alcançar a forma definida pelo molde, o ferro fundido não pode ser soldado de forma confiável devido ao seu alto conteúdo de carbono, que causa solda frágil. Assim, não oferece força de resistência nem conectividade de tubulação tipicamente requerida por aplicações à alta pressão e alta temperatura. Em tais casos, o aço é a escolha apropriada.

Por outro lado, o aço pode ser fundido ou forjado à forma desejada. Podendo ser soldado e é geralmente mais forte do que o ferro fundido, o que o torna uma escolha adequada para o uso à alta pressão e alta temperatura. A liga de aço mais comum é o aço-carbono. Entretanto, dependendo do propósito do produto final, o material pode ser composto de ligas de categoria mais alta como aço inoxidável ou aço de molibdênio. Normalmente, tais aços de liga especiais são escolhidos por sua resistência maior à corrosão e desgaste ou para atender a requerimentos de alta temperatura.

	Ferro fundido	Aço
Teor de carbono	2% ou mais	Entre 0,008-2,0%
Método de moldagem	Fundição	Fundição ou Forjamento
Soldagem	Não é possível	Possível

Fundição

Produtos fundidos são feitos derretendo completamente o material até o estado líquido e então despejando-o num molde para solidificar. O material toma a forma do molde ao resfriar e então é removido do molde depois de solidificado. A panela de cozinhar é um dos exemplos de artigos de uso diário feitos por fundição de ferro.

Esta animação mostra um exemplo geral de fundição com base no método de fundição em areia.

Forjamento

Forjamento é um processo de moldagem de metal (comumente na forma de lingote ou folha) usando alta pressão ou batendo com martelo ou pressionando com a matriz. O material é sempre aquecido previamente para tornar mais fácil o forjamento, mas permanece sólido durante todo o processo. As faca de cozinha e lâminas de outras facas são exemplos típicos de produtos feitos por forjamento. Desde que o aço pode ser tanto forjado como fundido, os fabricantes usualmente especificam o tipo e categoria real do material como "aço fundido" ou "aço forjado" para esclarecer qual processo foi usado.

Esta animação mostra um exemplo geral de forjamento com base no método de estampagem.

Fundido vs Forjado: Que diferença faz?

Por que funde a válvula?

Produtos com contornos complexos são melhor criados por fundição, porque o material pode ser moldado com relativa facilidade por este processo. Derretendo completamente o material e despejando-o no molde, a fundição é efetiva na criação de produtos com interior complexo como aqueles que requerem câmaras ou áreas ocas. TLV cria o purgador de vapor FreeFloat® por meio de fundição para disponibilizar várias passagens e espaços no interior do purgador necessários para o FreeFloat® operar.

Após a fundição	Após a usinagem

Por que forjar a válvula?

Uma vez que o processo de forjamento força o material sólido na forma necessária aplicando grande pressão, este metodo não é o ideal para produtos que requerem espaços ocos ou desenhos complexos. Para produzir tais produtos por meio de forjamento, é necessário escavar ou abrir buracos depois no estágio de usinagem. Entretanto, a forja de aço é um processo relativamente rápido e oferece maior resistência e uniformidade. TLV cria o purgador de vapor tipo disco à alta pressão por meio de forjamento porque o seu desenho de projeto é relativamente simples e não requer muito espaço oco ou subsequente usinagem.

Após o forjamento	Após a usinagem

Como o método de moldagem afeta a produção em massa

Como mencionado acima, o aço pode ser tanto forjado como fundido. Entretanto, se a fundição proporciona maior flexibilidade na criação de produtos com formas mais sofisticadas, por que não produzir simplesmente todas as válvulas por fundição? Na realidade, nenhum dos métodos de moldagem é superior porque ambos os métodos de fundição e forjamento têm cada um seus prós e contras, dependendo dos requerimentos de aplicações específicas.

O ponto de fusão alto do aço torna-o difícil de ser fundido e há o risco de formação de cavidades de ar caso o material derretido não for capaz de fluir até dentro de todas as fendas do molde. Por outro lado, o forjamento oferece custo mais baixo quando fabricado em grande quantidade, mas pode também apresentar certos riscos próprios, como o desalinhamento. O desalinhamento no forjamento pode resultar em forma inapropriada, fratura ou outro dano do produto.

Entretanto, para criar um produto com equilíbrio apropriado entre custo e qualidade, é importante considerar todas as características tais como o tamanho do produto, complexidade da forma, quantidade a ser produzida por lote e quantidade de processos de usinagem necessários após a modelagem inicial. Ultimamente, a decisão final para forjar ou fundir deve ser tomada por meio da seleção de método que oferece ótimo equilíbrio desses fatores.

Purgadores e Orifícios - Parte 2

Aplicação de diferentes tipos de purgador para vapor