Fundição centrifugada: vantagens e quando utilizar o processo

A fundição centrífuga é o processo em que o aço líquido é vazado em um molde que gira em alta rotação. A força centrífuga empurra o metal contra a parede do molde, e a peça se forma já com o furo central, sem precisar de macho. É o caminho mais usado para fabricar peças cilíndricas, como tubos, buchas, mangas e rolos, e é o processo central da Aceros.

Neste artigo, a engenharia da Aceros explica como a centrifugação funciona, por que ela favorece a qualidade de peças tubulares, quais são seus limites e quando a fundição estática é a melhor escolha.

Como funciona a fundição centrífuga

O processo segue etapas bem definidas:

1. Fusão do metal. Na Aceros, o aço é fundido em forno elétrico e chega ao molde a temperaturas entre 1.500 e 1.630 °C.
2. Preparação do molde. Uma coquilha metálica, pré-aquecida, é posta em rotação. A velocidade é calculada para cada diâmetro e massa de peça.
3. Vazamento. O metal líquido é vazado dentro do molde girando e é lançado contra a parede pela força centrífuga.
4. Solidificação. O metal solidifica a partir da parede do molde, em direção ao furo, sob rotação contínua.
5. Resfriamento e extração. Depois de solidificada, a peça é retirada do molde.
6. Tratamento térmico e usinagem. Conforme a liga e o projeto, a peça passa por tratamento térmico e é usinada às dimensões do desenho.

Em uma peça tubular, o furo interno é formado pela própria rotação, e a espessura da parede é definida pelo volume de metal vazado. Por isso não é preciso usar machos de areia para formar o diâmetro interno.

Por que a centrifugação favorece a qualidade da peça

A principal vantagem está na forma como o metal solidifica. Como a solidificação começa na parede do molde e avança para o centro, a frente de solidificação empurra o metal ainda líquido para o furo. Isso favorece uma estrutura densa e reduz a chance de porosidade e de rechupe na região da parede.

Há ainda um efeito importante: as partículas mais leves, como escória e inclusões, tendem a migrar para o diâmetro interno, que fica na última região a solidificar. Depois, a usinagem do furo remove essa camada, e a parede útil da peça fica com um metal mais limpo. Esse efeito não elimina a necessidade de controle, mas ajuda no resultado.

Vantagens da centrifugação para peças tubulares

1. Estrutura densa e parede sem costura

A peça é formada em uma única operação, sem emendas e sem solda longitudinal. Isso interessa em serviços com pressão e temperatura, onde a região da solda pode ser um ponto de atenção.

2. Concentricidade entre diâmetro interno e externo

Como a peça gira durante a solidificação, os diâmetros interno e externo tendem a ser concêntricos. A usinagem posterior leva a peça às tolerâncias do desenho.

3. Parâmetros definidos para cada peça

Rotação, diâmetro do molde, temperatura de vazamento e massa do tubo são calculados para cada projeto. Isso permite repetir o resultado em lotes e ajustar o processo à liga.

4. Aproveitamento de ligas especiais

O processo é adequado para ligas resistentes ao calor, como as classes HH, HK e HP da ASTM A297, e para aços inoxidáveis fundidos. É assim que se fabricam tubos de forno, rolos e buchas para serviço severo.

5. Menos material a remover

Como a peça já nasce próxima da forma final, com furo e parede formados, a usinagem tende a ser menor do que em peças feitas de barra maciça. A quantidade exata depende do projeto e da liga.

O que a centrifugação não faz

Nenhum processo é perfeito, e vale conhecer os limites:

• A centrifugação serve para peças com simetria de revolução, como tubos, buchas e anéis. Peças com formas assimétricas ou complexas não podem ser feitas assim.
• O diâmetro interno precisa de usinagem, porque a camada mais próxima do furo concentra as impurezas.
• Defeitos ainda são possíveis, como qualquer fundição, e por isso o controle da qualidade faz parte do processo.
• Cada projeto exige parâmetros próprios, o que torna o processo menos indicado para peças de catálogo padronizadas.

Quando a fundição estática pode ser indicada

A Aceros também trabalha com fundição estática, em que o metal é vazado em um molde parado. Ela é indicada para geometrias que não permitem a centrifugação, como carcaças complexas, peças assimétricas e componentes com várias seções. Os dois processos convivem na fábrica, e a engenharia especifica o mais adequado a cada projeto.

Por que a centrifugação é tão usada em ligas resistentes ao calor

Tubos de fornos de reforma e de pirólise, em ligas como a HP e a HP-Nb, são tradicionalmente fabricados por centrifugação. A norma ASTM A608, por exemplo, trata de tubos centrifugados de liga ferro-cromo-níquel para serviço sob pressão em alta temperatura. Nesses tubos, a solidificação a partir da parede do molde costuma gerar grãos alongados no sentido da espessura, uma estrutura associada ao bom comportamento em fluência. A peça sem costura também evita a região de solda, que seria um ponto de atenção em serviço severo. Por isso, quando o assunto é alta temperatura com carga, a centrifugação costuma ser a primeira opção a avaliar.

Centrifugado, soldado ou usinado de barra

Para peças tubulares, há alternativas à centrifugação. O tubo soldado, feito de chapa, atende bem aplicações de menor exigência, com medidas padronizadas e entrega rápida. A peça usinada de barra maciça é possível, mas desperdiça material e limita as ligas disponíveis. A fundição centrífuga se destaca quando a peça é sob medida, em liga especial e para serviço severo.

Controle de qualidade em peças centrifugadas

A integridade da peça é confirmada pelos controles definidos para o projeto. Conforme o fornecimento, isso pode incluir análise química, dureza, inspeção dimensional, líquido penetrante e ultrassom, além da documentação e dos certificados exigidos pelo cliente.

Que peças são feitas por centrifugação

• Tubos para fornos, trocadores e processos térmicos.
• Buchas e mangas, como as usadas na ponta de rolos.
• Rolos para fornos de tratamento térmico.
• Anéis e cilindros em ligas especiais.

Como pedir peças centrifugadas

Para receber uma proposta correta, informe o desenho ou as dimensões, a liga ou a condição de serviço, a temperatura e a atmosfera de operação, a quantidade e as normas ou ensaios exigidos. Veja mais sobre a fundição centrífuga da Aceros, os tubos de aço inox sob medida e as buchas de aço inox. Para falar com a engenharia, use a página de contato.

Perguntas frequentes

O que é a fundição centrífuga?

É um processo em que o aço líquido é vazado em um molde em rotação. A força centrífuga leva o metal contra a parede do molde e forma uma peça tubular, com o furo central formado pela própria rotação.

Quais são as vantagens da fundição centrífuga?

Estrutura densa, peça sem costura, concentricidade entre os diâmetros interno e externo, parâmetros definidos para cada peça e adequação a ligas especiais resistentes ao calor.

Que peças podem ser fabricadas por centrifugação?

Peças com simetria de revolução, como tubos, buchas, mangas, rolos e anéis. Peças assimétricas ou complexas não podem ser feitas por esse processo.

A peça centrifugada precisa de usinagem?

Sim. A usinagem leva a peça às dimensões e às tolerâncias do desenho e remove a camada interna, onde as impurezas tendem a se concentrar.

Qual é a temperatura de vazamento do aço?

Na Aceros, o aço é fundido em forno elétrico e chega ao molde a temperaturas entre 1.500 e 1.630 °C.

Quando a fundição estática é melhor?

Quando a peça tem geometria que não permite centrifugação, como carcaças complexas, peças assimétricas e componentes com várias seções. A engenharia da Aceros especifica o processo mais adequado a cada projeto.

Fontes

• Literatura técnica de fundição centrífuga: solidificação direcional e migração de inclusões para o diâmetro interno.
• ASTM A297/A297M: peças fundidas de aço resistente ao calor.
• ASTM A608: tubos centrifugados de liga ferro-cromo-níquel para serviço sob pressão em alta temperatura.