Devido às propriedades únicas do ferro fundido, a usinagem do ferro fundido requer métodos específicos. Não é um único material, mas uma gama de ligas (como ferro fundido cinza, ferro dúctil e ferro grafite compactado), conhecidos por seu alto teor de carbono, boa resistência à compressão e resistência à fragilidade e ao desgaste. Os principais desafios são o gerenciamento de suas propriedades de desgaste, a prevenção de fissuras e fragmentações e o controle da poeira de grafite.
Aqui estão as principais considerações para as principais etapas de processamento:
- Usinagem (torneamento, fresagem, perfuração)
O objetivo central da usinagem é evitar o desgaste da ferramenta e obter um acabamento limpo sem danificar a peça.
- Seleção de ferramentas: Use sempre ferramentas de carboneto devido à sua resistência ao desgaste. Para grandes volumes de produção, as ferramentas de diamante policristalino (PCD) são ideais para resistir ao desgaste. Certifique-se de que a ferramenta seja afiada e tenha um ângulo de frente positivo para reduzir a força de corte, o que ajuda a evitar que a peça quebre.
- A rigidez é crucial: qualquer vibração ou vibração gerada por uma configuração solta pode causar a quebra do ferro quebradiço nas bordas. A máquina, a peça de trabalho e o porta-ferramenta devem ser muito rígidos para garantir um corte suave.
- Velocidade e alimentação: Normalmente, uma velocidade de corte mais baixa é usada para controlar o desgaste abrasivo na ferramenta. No entanto, taxas de alimentação mais altas às vezes favorecem a rápida passagem da ferramenta através da "superfície de fundição" dura e desgastada e para o metal base mais uniforme abaixo.
- Debate sobre o refrigerante: Uma das principais precauções é a decisão de usar um refrigerante. O ferro fundido é geralmente trabalhado a seco. Isso ocorre porque o refrigerante pode se misturar com a poeira fina de grafite produzida durante a usinagem, criando uma pasta abrasiva viscosa que é altamente destrutiva para máquinas-ferramentas, guias e parafusos de esferas. Além disso, o aquecimento e o resfriamento rápidos podem causar choque térmico e microfissuras nas pontas de carboneto.
- Quando usar o líquido de refrigeração: O líquido de refrigeração é às vezes usado em operações de acabamento de tolerâncias críticas e acabamentos de superfície, ou ao usinar ferro carboneto cimentado que gera uma grande quantidade de calor. Se usado, um sistema de refrigerante de transbordamento é melhor do que um pulverizador para ajudar a lavar a poeira.
- Controle de poeira: Esta é uma precaução de segurança e equipamento não negociável. A poeira de grafite é abrasiva e pode ser prejudicial se inalada. Use um sistema de vácuo integrado ou um coletor de pó na fonte. Se a poeira não estiver totalmente controlada, o operador deve usar um dispositivo de proteção respiratória adequado.
- Moagem
A retificação é usada para acabamento e desrebarbação.
- Seleção do rebolo: escolha o rebolo de alumina ou carboneto de silício. O rebolo deve permanecer afiado e de grão aberto para evitar o "carregamento", ou seja, a poeira de ferro obstruir o espaço entre os grãos abrasivos, tornando o rebolo ineficaz e causando acúmulo de calor.
- Evite o acúmulo de calor: aplique uma pressão estável e uniforme e mantenha as peças em movimento. A retificação em um local gera um forte calor local que leva a uma "inspeção"-uma rede de pequenas fissuras quentes na superfície.
- Uso de líquido de refrigeração: ao contrário de muitas operações de usinagem, é altamente recomendado o uso de líquido de refrigeração na retificação para controlar o calor, suprimir a poeira e melhorar o acabamento da superfície.
- Soldagem e conexão
Aviso: Soldar ferro fundido é difícil e só deve ser tentado por profissionais experientes e geralmente é usado para reparação, não para fabricação.
- Aquecimento completo: Este é o passo mais crítico. O pré-aquecimento da peça fundida inteira a 500°F a 1200°F (260°C-650°C) retarda o resfriamento da solda. Isso impede a formação de martensita extremamente dura e quebradiça na zona afetada pelo calor, que é a principal causa de fissuração.
- Resfriamento controlado lento: Após a soldagem, a peça deve ser resfriada muito lentamente, geralmente enterrando-a em um material isolante como cal ou vermiculita. Este processo de “pós-aquecimento” alivia o estresse acumulado.
- Metal de enchimento correto: Use eletrodos especializados à base de níquel ou níquel-ferro. Estes materiais são mais dúctiles e compatíveis com o alto teor de carbono do metal base, permitindo que a solda absorva tensões sem rachaduras.
- Técnica: Usando uma configuração de baixa corrente, depositando pequenas contas de longitudinais. Peening (martelo leve) enquanto cada conta ainda está quente ajuda a aliviar a pressão. Evite o uso de grandes contas trançadas que podem dar calor excessivo às peças.
- Tratamento
- Aquecimento lento e uniforme: as peças fundidas têm formas complexas e espessuras variam. Aquecimento muito rápido pode criar tensão térmica, causando deformação ou rachaduras. Uma taxa de aquecimento lenta e controlada é essencial.
- Evite têmpera severa: Nunca têmpere a maioria dos ferros fundidos, especialmente o ferro cinzento, em água ou óleo rápido. O choque térmico quase certamente causará rachaduras. A têmpera é normalmente realizada usando um processo controlado apenas para graus especiais, como ferro fundido dúctil isotérmicamente têmpera (ADI).
- Alívio do estresse: Este é um tratamento muito comum. O aquecimento da peça fundida a 1000-1150°F (540-620°C) e a manutenção até o resfriamento lento pode aliviar as tensões internas criadas pelo processo de fundição e usinagem anterior, garantindo a estabilidade dimensional do produto final.
- Manuseamento e armazenamento gerais
- É quebradiço: nunca deixe cair produtos de ferro fundido nem submeter-os a impactos. Evite elevá-los aplicando pressão sobre partes finas ou saliências, pois eles são fortes em compressão, mas fracos em tração e podem quebrar.
- Apoio adequado: Armazene a fundição em uma superfície plana. Ao longo do tempo, evite armazená-los de uma forma que os faça se dobrarem sob seu próprio peso, pois isso pode gerar tensão e causar rachaduras.
Resumo final: Determine sempre o tipo específico de ferro fundido que você está usando (por exemplo, ferro cinzento de grau 40, ferro dúctil 65-45-12). As precauções exatas vão variar. Em caso de dúvida, consulte a folha de dados das especificações do material e as recomendações do fabricante da ferramenta. A chave é respeitar a fragilidade e abrasividade do material em cada etapa.
