A fabricação de peças de metal tornou-se parte integrante do processo de fabricação. De clipes de papel a peças de avião, é amplamente utilizado na criação de peças para vários setores. Sempre que você entra no carro, pega o telefone ou manuseia uma ferramenta, está usando um produto que é resultado da fabricação de peças de metal. Nosso sistema depende dessas peças de metal e sem elas não poderíamos criar nossas casas, construir eletrodomésticos ou manter nossos veículos funcionando.
Este artigo traz para você um guia completo de fabricação de metal, explicando tudo o que você precisa saber. Desde a definição de fabricações de metais, tipos, aplicação até suas opções de acabamento de superfície. Além disso, este guia irá atendê-lo com todos os aspectos da fabricação de peças de metal. No final, você terá uma melhor compreensão desse processo crucial e poderá tomar decisões de acordo.
O que é Fabricação de Metal?
Fabricação de metal é um termo amplo que pode se referir ao processo de fabricação de peças de metal, como dobrar, cortar, montar, modelar ou moldar metais na estrutura desejada. Você também pode chamar esse processo de processo de agregação de valor envolvendo a criação de peças, máquinas e outras estruturas a partir de matérias-primas.
Na fabricação de peças metálicas, em vez de montar componentes prontos para obter o produto final, você fabrica o produto final a partir da matéria-prima ou semi-prima. O processo emprega folhas, hastes, tarugos e barras de metal bruto para produzir as novas peças de metal.
Tipos de Materiais Metálicos - Uma Visão Geral
Todos os dias nos deparamos com dezenas de metais diferentes em nossa vida. Existem muitos tipos diferentes de metal por aí e eles têm duas categorias diferentes. Vamos dar uma olhada em ambos.
- Metal duro: esse tipo de metal consiste na matriz metálica que usa material duro para se manter unido, o que os torna mais resistentes em comparação com ligas, metais puros ou aço endurecido. Esses metais são mais duros, mas também frágeis. Além disso, metais duros são usados na produção de materiais de corte como brocas, fresas, cinzéis, etc. Além disso, ferramentas de puncionamento e conformação podem usar metais duros. A resistência à temperatura dos metais duros é significativamente maior do que a de outros metais. Alguns dos exemplos de metais duros são tungstênio, aço, titânio e cromo.
- Metal macio: esta é a classe especial de material metálico que possui baixa dureza. O material macio é um material de engenharia de superfície e pode ser um lubrificante sólido para aplicações de rolamento e deslizamento. Este metal macio reduz o atrito nos componentes mecânicos e melhora a capacidade antidesgaste. Além disso, podem melhorar e aumentar a vida útil do equipamento. Ouro, chumbo, prata, tório, magnésio, zinco, estanho, alumínio, cobre, latão e bronze são exemplos de metais macios.
Como fabricar peças de metal
A fabricação de peças metálicas varia significativamente para diferentes tipos de metais. Cada tipo de fabricação tem sua força e compatibilidades. Para fornecer uma melhor compreensão da variedade de diferentes métodos de produção e ajudá-lo a tomar a melhor decisão, fornecemos uma visão geral dos processos de fabricação de metal abaixo.
Usinagem CNC: Remoção de Material
A usinagem CNC é um processo de fabricação controlado por computador para cortar a matéria-prima na forma desejada por meio do processo de remoção de material. Existem muitos tipos diferentes de operações de usinagem em usinagem CNC de precisão, você pode empregar qualquer um deles, dependendo da complexidade da geometria e da textura da superfície necessária. Consequentemente, é a opção ideal de fabricação de peças metálicas para complexidade e volume baixos a médios.
A usinagem CNC é o processo básico para muitas indústrias. As duas categorias principais da técnica são torneamento e fresamento CNC.
A fresadora possui uma ferramenta de corte multiponto. O processo de fresamento usa este cortador rotativo para remover o material indesejado do estoque de metal (peça de trabalho) e obter a forma desejada da peça de metal. Isso é obtido pela rotação multieixo da ferramenta de corte. Além disso, no torneamento CNC, uma única aresta de corte remove o excesso de metal da peça rotativa para produzir uma estrutura cilíndrica na peça metálica. A peça de trabalho rotativa é alimentada para a ferramenta de corte em movimento lentamente em uma direção paralela ao eixo de rotação da peça de metal.
Aplicações de peças de metal usinadas em CNC
Quase todas as indústrias no mundo de hoje usam peças de metal fresadas e torneadas em CNC. Essas peças são os burros de carga das indústrias modernas. Com a ajuda do torneamento CNC, o automotivo, telecomunicações, elétrica, máquinas e indústria eletrônica produzem vários componentes. Por exemplo, o torneamento CNC ajuda a criar buchas, eixos, pinos, hastes, caixas de engrenagens e cabeçotes.
O fresamento CNC também é uma operação de usinagem bem conhecida para a fabricação de metais. Indústria aeroespacial estruturas, modelos de carros, componentes médicos e praticamente qualquer peça de metal que você possa imaginar pode ser usinada a partir do fresamento CNC.
Extrusão: Empurrando Metais em uma Matriz
Este processo envolve empurrar o metal aquecido para dentro de uma matriz. A matriz cria a forma em um tubo ou em forma de L. O metal pode ser estruturado em formas mais complexas por meio dessa técnica. Peças de metal produzidas por extrusão requerem pós-acabamento, como perfuração, corte e usinagem. Este é um processo ideal que precisa de seções transversais constantes. A extrusão a quente pode fazer as peças maiores e de extrema complexidade. Em contraste, a extrusão a frio fabrica peças menores com menos complexidade.
Neste processo, uma bala cilíndrica é forçada a fluir através de uma cavidade fechada da qual é uma matriz com a seção transversal desejada. Essas seções transversais perfilam as peças metálicas e as forçam para fora com uma prensa hidráulica ou mecânica. A parte metálica sai com o formato desejado.
A extrusão inclui três tipos diferentes de operações, extrusão a quente, extrusão a frio e fricção. A extrusão a quente manuseia em alta temperatura para evitar que o material endureça. A extrusão a frio envolve a temperatura ambiente porque o material pode ter menos oxidação, tolerância mais próxima e ser mais forte. Por fim, o processo de fricção requer força para empurrar a carga contra a matriz.
Aplicações de peças metálicas extrudadas
A extrusão fornece uma superfície lisa para as tintas e acabamentos. Esta característica o torna ideal para peças cosméticas e de precisão. As indústrias aeroespacial e automotiva utilizam esse processo para seus componentes. Também é útil em aplicações de janelas, corrimãos e pisos.
Estamparia: corte e dobra de peças
O processo de estampagem pode formar formas, imagens e letras em chapas de metal. Prensas hidráulicas e mecânicas são dois tipos de estampagem. Essa técnica dobra, perfura e corta a chapa de metal para trazê-la na forma desejada. Através deste processo, folhas de ¼ de espessura podem ser moldadas em determinados tamanhos e formas. A operação de estampagem inclui estampagem, cunhagem de metal e formação de quatro lâminas. Este processo é altamente escalável para grandes volumes e complexidade com baixos custos unitários.
A estampagem envolve várias técnicas para a processo de fabricação de chapa incluindo perfuração, dobra, estampagem, cunhagem e flangeamento. Esta pode ser uma operação de estágio único onde você pressiona o metal para produzir a forma desejada na folha para uma operação de estágio múltiplo. Este processo normalmente utiliza uma folha de metal fria.
Aplicações de peças metálicas estampadas
A estampagem é o processo para a fabricação de milhões de peças nas indústrias eletrônica, de eletrodomésticos e automotiva a cada ano. Este método é adequado para fazer peças funcionais de alto volume, como gabinetes, suportes e chassis. Também é uma ótima opção para a indústria de robótica.
Forjamento: moldando o metal
É um processo de fabricação que usa forças de compressão localizadas para moldar o metal. Em palavras simples, este é o processo de aquecimento e modelagem de metais. Além disso, é um processo industrial automatizado popular. As peças forjáveis variam de quilogramas a cem toneladas métricas. As indústrias modernas usam máquinas de forja de alto impacto para moldar metais em estruturas desejáveis. O forjamento produz componentes metálicos mais fortes do que a fundição e a usinagem. Este processo é econômico e produz menos resíduos.
É um processo simples que inclui cinco etapas: aquecimento, execução, forjamento, resfriamento e acabamento. Além disso, este processo não requer redução do metal em líquido, o aquecimento do metal até um estado maleável é suficiente para o forjamento que torna a peça metálica mais resistente.
Aplicações de peças de metal forjadas
Indústrias em todo o mundo têm a necessidade de componentes de metal forjado. A indústria automotiva usa esses componentes para aplicações de choque e estresse, como fusos de rodas, pinos mestres, eixos, esferas de torção, etc. Essas peças têm aplicações em ferramentas cirúrgicas, transmissão elétrica, ferragens domésticas e equipamentos industriais em geral.
Fundição: processo de fabricação consagrado pelo tempo
É um dos processos de fabricação de peças metálicas mais flexíveis. A fundição é ideal para uma ampla gama de estruturas metálicas de formas complexas. Você pode dizer que é a solução econômica para os problemas de fabricação de metal que, de outra forma, levariam vários métodos para resolver. O processo despeja o material líquido em um molde que é uma cavidade oca pré-construída da estrutura desejada. Em seguida, ele pode resfriar o material e ejetar solidamente do molde para obter a peça de metal fundida.
Existem dois métodos bem conhecidos de fundição. Vamos dar uma olhada em ambos.
- Fundição de investimento: A fundição de cera perdida utiliza o modelo de cera do produto final. A cera é revestida com cerâmica, uma vez que a cerâmica é endurecida, a cera é aquecida e drenada. A casca endurecida de cerâmica torna-se o molde para a peça de metal desejada. O metal fundido é derramado no molde e deixado para esfriar e separar do molde. Este processo garante a produção de peças detalhadas e complexas. A fundição de investimento pode atender às pequenas necessidades de produção.
- Fundição: este processo força o metal líquido em um molde com a ajuda da pressão hidráulica. Os moldes de aço são fabricados de forma a produzir formas intrincadas que garantem repetibilidade e precisão com eficácia. Conseqüentemente, a fundição sob pressão é adequada para grandes produções de peças fundidas de tamanho pequeno a médio com a máxima complexidade.
Aplicações de peças de metal fundido
Este processo é capaz de fabricar quase todos os dispositivos mecânicos fabricados comercialmente nos dias de hoje. Adicionalmente, em termos de produção, a fundição supera Usinagem CNC no custo e outros aspectos. Este método de fabricação de metal fabrica máquinas de lavar, tubos de metal e componentes de automóveis são regularmente.
Moldagem por injeção de metal: processo de produção de grande volume
Neste processo, o metal é finamente pulverizado e depois misturado com material aglutinante para criar a matéria-prima. Em seguida, a matéria-prima é solidificada e moldada no produto final. Esta técnica é ideal para produção em grande volume e também econômica que, de outra forma, seria muito cara para fabricar por outros métodos.
A moldagem por injeção de metal é diferente da fundição sob pressão de uma forma que usa uma alimentação de mistura de polímero-metal. A mistura de metal e polímero é criada na primeira etapa. Depois disso, o processo irá derreter e, em seguida, injetar a matéria-prima em pó no molde e, em seguida, resfriar e solidificar para assumir a forma do molde. Na última etapa, ejete a peça moldada do molde e limpe-a.
Aplicações de peças metálicas moldadas por injeção
Este processo é uma tecnologia inovadora na fabricação de peças metálicas que tem a capacidade de produzir peças complexas em grandes quantidades com consistência. Existem muitas peças que usam essa técnica para produzir na indústria automotiva. Este processo de fabricação também fabrica muitos outros produtos de aviões, equipamentos médicos, acessórios, ornamentos, computadores, produtos de escritório e componentes de eletrodomésticos.
Nota: Para fabricação dispositivos médicos, a técnica de moldagem por injeção de plástico também é uma maneira incrivelmente eficaz.
Impressão 3D em metal: geometrias complexas e peças de baixo volume
A impressão 3D de metal usa tecnologia a laser para produzir peças de metal. Este método é comum em protótipos e como um substituto para a fundição de baixo volume. A técnica é ideal quando se trata de peças de baixo volume e alta complexidade, com baixo custo e menor prazo de entrega. A impressão 3D de metal também é reconhecida por sua capacidade de produzir conjuntos e geometrias tudo-em-um com áreas inacessíveis que são quase impossíveis com ferramentas padrão.
Neste processo, as partículas metálicas são impressão 3D passo a passo. Na impressão 3D de metal, a câmara onde se realiza esta operação é preenchida com gás inerte (por exemplo, argônio) para reduzir a oxidação do pó de metal e depois aquecida. Depois disso, espalhe uma fina camada de pó de metal sobre a plataforma de construção e um laser escaneia a seção transversal dos componentes que funde as partículas de metal para criar uma camada. Toda a área do modelo é digitalizada e a parte totalmente sólida é construída dessa maneira. Agora, a peça final de metal impressa em 3D está pronta para uso.
Aplicações de peças de metal impressas em 3D
A impressão 3D em metal permite a fabricação rápida e econômica das diferentes peças industriais. No entanto, é famoso por a produção em massa de ferramentas personalizadas e a produção de baixo volume de instrumentos especializados. Assim, a técnica é uma ótima maneira de produzir protótipos totalmente funcionais, caixas rígidas, dutos, peças sobressalentes, ferramentas de produção, implantes cirúrgicos e dentários, joias e itens decorativos e muitos outros componentes em diferentes indústrias modernas.
Opções de acabamento de superfície para peças de metal
Este é o processo final na operação de fabricação. Revestimento de superfície fornece proteção ambiental e estética para peças fabricadas em metal. Além disso, esse processo melhora características como rugosidade superficial e resistência à corrosão que estão além da capacidade das operações de usinagem. Além disso, alguns tratamentos também podem aumentar as propriedades mecânicas e elétricas das peças metálicas.
Abaixo mencionadas são algumas das opções de acabamento de superfície para peças de metal.
- galvanoplastia
- Galvanização sem eletrodos
- Oxidação anódica
- Tratamento químico
- Chapeamento a vácuo
- Imersão quente
- Pintura
- Pulverização Térmica
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Conclusão
É imperativo que o metal seja um material extremamente importante para muitas indústrias e utensílios domésticos que nos deram equipamentos tão impressionantes que tornaram nossa vida mais fácil e melhor. Neste artigo, discutimos a fabricação de peças metálicas e suas opções de fabricação devido às suas características altamente detalhadas e únicas. Este guia pode ajudá-lo a entender vários métodos de processamento de metal.
