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A origem da fundição de metal: como ela pode ser rastreada até civilizações antigas, sete mil anos atrás?
Fundição é um processo de fabricação no qual um material líquido é derramado em um molde contendo uma cavidade com o formato desejado e depois solidificado. A peça curada é chamada de fundição e o processo é realizado ejetando ou quebrando o molde. Os materiais de fundição são normalmente metais ou vários materiais envelhecidos que curam após a mistura de dois ou mais componentes, incluindo epóxi, concreto, gesso e argila; A fundição é mais frequentemente usada para criar formas complexas que são difíceis e antieconômicas de serem criadas por outros métodos. Componentes de máquinas grandes, como bases de máquinas-ferramentas, hélices de navios, etc., podem ser facilmente fundidos no tamanho necessário, sem a necessidade de fabricação, unindo várias peças pequenas. É importante notar que a história da fundição remonta a mais de 7.000 anos, sendo a fundição mais antiga um sapo de bronze de 3.200 aC.
Histórico
Desde os tempos antigos, a fundição de metal tem sido usada para criar ferramentas, armas e objetos religiosos. A história e o desenvolvimento da fundição de metal remontam ao Sul da Ásia (China, Índia, Paquistão, etc.). As tradições e religiões do Sul da Ásia dependem fortemente da fundição de estátuas e relíquias simbólicas. Esses itens geralmente são feitos de uma liga de cobre misturada com chumbo. Desde o início da metalurgia, a maioria das peças fundidas tem sido feita a partir de moldes simples de uma ou duas peças, feitos de pedra ou cerâmica. No entanto, evidências de fundição por cera perdida aparecem em muitas civilizações antigas. O processo de fundição por cera perdida originou-se na antiga Mesopotâmia. Os primeiros registros conhecidos de fundição por cera perdida apareceram em Esparta, na Babilônia. A quantidade de cera necessária para fazer uma chave foi claramente registrada na literatura.
As primeiras peças fundidas foram feitas em moldes de pedra abertos.
Existem dois métodos de fundição por cera perdida: método direto por cera perdida e método indireto por cera perdida. O método de moldagem direta consiste em transformar o material de cera em um padrão de cera igual ao da fundição manualmente ou usando outras ferramentas, enquanto o método de moldagem indireta consiste em fazer o padrão de cera através de um molde; O método de conformação direta exige que o artesão tenha alto nível técnico, caso contrário a qualidade da fundição não pode ser garantida. No entanto, a limitação da conformação direta manual é que a sua eficiência é demasiado baixa para alcançar a produção em massa. A este respeito, a moldagem indireta apresenta vantagens. Os artesãos normalmente criam modelos de pedra, madeira, argila ou outros materiais plásticos. As primeiras civilizações descobriram que o chumbo ajudava a tornar o cobre fundido mais fluido, permitindo-lhes moldar designs mais elaborados. Por exemplo, a Dançarina de Mohenjodaro é uma liga de cobre fundida, provavelmente usando a técnica de cera perdida. A fundição por cera perdida remonta a 4.000 aC ou à Idade Calcolítica. O primeiro exemplo de pesquisa desta tecnologia é um amuleto de 6.000 anos da Civilização do Vale do Indo.
A evolução da tecnologia de fundição
A Índia é considerada uma das primeiras civilizações a utilizar métodos de cunhagem para produzir moedas em massa. Por volta do primeiro milénio a.C., as moedas em uso eram feitas de prata, mas à medida que o milénio avançava, o material da moeda mudou gradualmente para ligas de cobre cunhadas. O desenvolvimento de novas tecnologias permitiu a produção em massa de novas moedas de cobre e a introdução de moldes empilháveis para moedas de várias peças. Vários moldes são empilhados uns sobre os outros e colocados em um cilindro de argila, permitindo que o metal derretido seja derramado no centro, preenchendo e solidificando no espaço aberto. Este processo permitiu produzir cem moedas ao mesmo tempo.
No Médio Oriente e na África Ocidental, a tecnologia da cera perdida foi utilizada bastante cedo nas suas tradições metalúrgicas, enquanto a China adoptou a tecnologia relativamente tarde. Em comparação com a Civilização do Vale do Indo, o uso da tecnologia de cera perdida pela Europa Ocidental é considerado muito limitado. Em Anyang, durante a Dinastia Shang (1600-1040 aC), nenhuma peça fundida real com cera perdida foi encontrada, mas um grande número (100.000 peças) de fragmentos de molde foi encontrado. Isto levou à inferência de que a fundição por cera perdida não era praticada na capital da dinastia. No entanto, a descoberta de uma máscara feita de fundição de precisão por volta de 1300 a.C. sugere que a técnica da cera perdida pode ter tido impacto em outras áreas da China. Os historiadores debatem as origens do desenvolvimento da artilharia, mas a maioria das evidências aponta para a Turquia e a Ásia Central nos séculos XVIII e XIX.
Diversidade de tecnologia de fundição
Na metalurgia, o metal é aquecido até o estado líquido e depois despejado em um molde. O molde é uma cavidade oca que contém o formato desejado e contém canais de alimentação e saída que permitem que o metal flua para dentro do molde. Depois que o molde e o metal esfriam, o metal solidifica. A peça solidificada (fundida) é então retirada do molde e as operações subsequentes removem o excesso de material criado durante o processo de fundição.
O processo de fundição de metais como ferro-gusa e alumínio continuou a melhorar ao longo do tempo, e a evolução da tecnologia promoveu o desenvolvimento da indústria.
Além disso, materiais como gesso, concreto e resinas plásticas também podem ser moldados usando moldes de sucata descartáveis ou moldes de "folha" multiuso. A superfície da peça fundida é geralmente plana e opaca, e técnicas de tratamento de superfície são frequentemente usadas para melhorar a aparência. Durante o processo de fundição, certas resinas plásticas fabricadas quimicamente podem ser misturadas com pedra em pó para conferir cor, o que muitas vezes permite simular o efeito do mármore natural ou do travertino. À medida que a tecnologia melhora, o processo de fundição continua a evoluir, alcançando uma precisão de design sem precedentes.
Na indústria atual, as simulações de processos de fundição utilizam métodos numéricos para calcular a massa dos componentes fundidos, levando em consideração o enchimento do molde, a solidificação e o resfriamento, para que as propriedades mecânicas e as tensões térmicas da peça fundida possam ser quantificadas antecipadamente e as deformações possam ser previstas. Esta tecnologia permite uma caracterização precisa da qualidade das peças fundidas antes do início da produção. Com o avanço da tecnologia, a simulação de processos de fundição tornou-se uma das inovações mais importantes na tecnologia de fundição, economizando tempo e custos em todo o processo de fabricação da peça fundida.
Esta carta aborda a história e a tecnologia da fundição de metal. A evolução do artesanato antigo até a tecnologia avançada de hoje nos faz pensar: como a tecnologia de fundição do futuro mudará nossas vidas e a fabricação industrial?
