Embora obsoletos na maioria dos motores de carros modernos, os virabrequins fundidos ainda existem em veículos mais antigos e em produção, bem como em máquinas menores. Atualmente, os fabricantes optam por forjar o virabrequim em projetos de alto desempenho, mas os virabrequins fundidos que ainda são utilizados passam por um processo bastante complexo. Para que você tenha uma ideia, vamos explicar todo o processo de fundição de virabrequins, juntamente com os materiais utilizados.
O que é um virabrequim fundido?
Então, aqui está a questão sobre virabrequins fundidos. Existem três maneiras de fabricar um virabrequim: fundição, forjamento e usinagem CNC . Destas, a fundição é a mais barata, então os principais fabricantes de virabrequins geralmente optam por ela quando querem economizar.
Mas o problema com os virabrequins fundidos é que eles são frágeis , porque sua resistência à tração e ductilidade são muito menores em comparação com os que são usinados a partir de um bloco sólido.
Os virabrequins fundidos têm uma resistência à tração típica de cerca de 60,000 a 100,000 psi e um índice de alongamento de cerca de 2% a 3%, que é a medida da ductilidade ou o quanto uma peça pode ser deformada antes de se romper.
A taxa de alongamento de virabrequins forjados é de 20% a 22% antes da ruptura, sendo mais duráveis que os virabrequins fundidos. Quando a porcentagem é baixa, já se sabe que a peça não suportará muito desgaste.
Virabrequins fundidos são fabricados despejando metal fundido em um molde e deixando-o solidificar. Isso geralmente resulta em uma estrutura granular bastante aleatória . A estrutura granular se refere à maneira como as minúsculas partículas de metal dentro do virabrequim estão dispostas e desempenha um papel fundamental na resistência ou fragilidade da peça final.
Antigamente, você via virabrequins fundidos em carros, motocicletas e praticamente qualquer coisa que tivesse motor. Mas agora, as coisas mudaram.
Embora esses virabrequins ainda sejam usados em veículos de produção ou em qualquer cenário onde haja necessidade de reduzir custos, os fabricantes hoje em dia preferem a forja, pois ela produz virabrequins muito mais resistentes e confiáveis.
Quais são os materiais usados na fundição do virabrequim?
Na fundição de virabrequins, o material utilizado faz uma grande diferença no desempenho do motor . Existem três materiais principais: ferro fundido cinzento, ferro fundido nodular e aço.
Falando especificamente sobre o ferro fundido cinzento , trata-se, na verdade, de uma liga. Isso significa que é uma mistura de ferro, carbono, silício e manganês. O carbono no ferro fundido cinzento geralmente representa de 2.5% a 4% da mistura, enquanto o silício geralmente fica entre 1% e 3%.
O que torna o ferro fundido cinzento uma escolha tão boa é principalmente o fato de ser barato, fácil de usinar com tolerâncias apertadas, o que significa que você pode cortá-lo e moldá-lo no tamanho exato, e ele resiste muito bem ao desgaste.
Depois, temos o ferro fundido dúctil , também chamado de ferro fundido nodular . Em vez de flocos de grafite comuns, ele possui uma estrutura de grafite nodular. Essa estrutura é formada pela adição de magnésio ou cério ao ferro fundido.
Devido à sua estrutura nodular, o ferro fundido nodular apresenta uma resistência à tração superior à do ferro fundido cinzento, sendo, portanto, uma escolha melhor para motores de alto desempenho.
Por fim, temos o aço , uma liga de carbono e ferro, que é usado em motores de alta gama por ter a maior resistência e rigidez entre os três.
O teor de carbono no aço é de até 2%. No entanto, é mais caro e difícil de usinar do que o ferro cinzento e o ferro dúctil.
Qual é o processo de fundição de um virabrequim?
Vamos falar sobre o processo de fundição do virabrequim. Neste método, o virabrequim fica mais preciso e afiado.
Passo 1. Preparação do Molde
O processo começa com a criação de um molde , geralmente feito com técnicas de fundição em areia. Isso significa que uma cavidade é criada em um molde de areia, e o formato dessa cavidade corresponde exatamente ao que o virabrequim deve ser. Para isso, utiliza-se um modelo que é pressionado na areia para que a cavidade do molde se forme ao seu redor.
Simultaneamente, um sistema de alimentação é projetado durante esta etapa. Isso inclui componentes como canais de injeção, massalotes e respiros. Esse sistema serve para garantir que o metal flua corretamente para dentro do molde durante as etapas seguintes.
O molde geralmente é feito em duas partes, chamadas de molde superior e molde inferior . Essa configuração em duas partes é importante porque permite que o virabrequim acabado seja removido após a conclusão do processo de fundição.
Passo 2. Derreter e despejar
Assim que o molde estiver pronto, uma peça metálica redonda e resistente é colocada diretamente em cima do sistema de canais de alimentação.
Em seguida, a liga metálica selecionada , que pode ser ferro fundido, aço, etc., é derretida em um forno. O metal é aquecido até atingir a temperatura e a consistência adequadas para a fundição do virabrequim.
Em seguida, o metal fundido é cuidadosamente vertido na cavidade do molde utilizando o sistema de canais de alimentação.
Enquanto isso acontece, o metal líquido precisa fluir suavemente para evitar turbulências durante o fluxo e não se envolver com gás. Caso contrário, o metal pode oxidar ou desenvolver poros.
A velocidade tangencial também precisa ser mantida sob controle, pois se ficar muito alta, pode respingar e atingir a parede interna da cavidade e o núcleo de areia.
Etapa 3. Resfriamento e desmoldagem
Após o vazamento, o molde é removido do suporte de fixação com cuidado. Em seguida, é levado para fora para esfriar à temperatura ambiente, e esse resfriamento continua até que o metal fundido se solidifique e assuma a forma completa do virabrequim.
Após a peça esfriar, o molde de areia é quebrado com um martelo ou outra ferramenta para revelar o virabrequim.
Etapa 4. Finalizando o virabrequim fundido
Quando a peça fundida do virabrequim é retirada, ela passa por uma série de processos de usinagem para atingir o formato final e a precisão exigidas.
Esses processos incluem retificação , perfuração e balanceamento.
Após a conclusão de todo o processo de usinagem, o virabrequim é polido e limpo , ficando totalmente pronto para ser instalado em um motor.
Conclusão
A fundição de virabrequins é um processo manual árduo do início ao fim, resultando em uma peça vital do motor que é acessível, confiável e requer menos usinagem. A forja, por outro lado, é o padrão quando a resistência e a durabilidade adicionais do aço forjado são necessárias para suportar as exigências de alto desempenho em um motor.
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