Fornos de Fusão e Manutenção

A escolha dos fornos de fusão usados na fundição deve ter em atenção tanto os factores económicos como os metalúrgicos.

Os factores económicos englobam a eficiência das trocas térmicas, a depreciação do capital, o grau de utilização e ainda os custos de operação, que incluem os custos de manutenção e de exploração, a par de custos de combustível e energia.

Os factores metalúrgicos têm como implicação a tendência da carga para reagir com o meio ambiente, afectando o controlo da composição. As perdas de metal são tanto mais críticas quanto maior for o valor intrínseco do metal.

Os fornos podem ser classificados de inúmeras formas, quanto à qualidade do material que se pretende obter, quanto ao tipo de construção, processo de aquecimento e quanto ao tipo de refractário.

Para a sua descrição neste trabalho serão classificados quanto ao tipo de trocas térmicas, sendo eles:

 Fornos elétricos

 Fornos de revérbero

 Fornos de cadinho

Os fornos utilizados para a fusão de ligas de alumínio são os fornos de cadinho e fornos de revérbero, sendo estes os que têm maiores capacidades e são alimentados a gás natural por ser mais barato que a electricidade; para a manutenção são mais usuais os fornos eléctricos, uma vez que estes são mais pequenos e mais fáceis de controlar.

A capacidade dos fornos e a velocidade de fusão têm de estar relacionadas com as necessidades do metal fundido e com a regularidade esperada para o vazamento.

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Fornos de cadinho

A liga é colocada num recipiente em material refractário, designado por cadinho, aquecido exteriormente à chama. São fornos mais utilizados para obter pequenas quantidades de líquidos de ponto de fusão não muito elevado, tais como as ligas de alumínio e cobre.

O cadinho é geralmente feito com uma mistura de argila-grafite ou com carboneto de silício. O material utilizado na construção do cadinho é escolhido tendo em conta a liga que se pretende preparar. O material que se pretende fundir não deve dissolver o material do cadinho. Por vezes, utilizam-se também cadinhos de ferro fundido ou de aço, convenientemente revestidos para evitar reacções entre o cadinho e o metal líquido. Para aquecimento dos cadinhos utilizam-se combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos.

Outros factores que influenciam na escolha do material do cadinho são:

 A temperatura de fusão do material que se vai preparar

 O rendimento térmico que se pretende obter

Para evitar o contacto dos gases de combustão com o metal líquido e as consequentes absorções de gases e formação de óxidos, é conveniente cobrir este ou com substâncias protectoras que flutuem no metal ou com uma tampa a cobrir o cadinho.

Este tipo de forno pode classificar-se quanto ao tipo de construção como:

 Cadinho móvel

 Cadinho fixo (Fig. 32)

 Cadinho basculante

 Cadinho rotativo (Fig. 31)

85 Devemos ter em atenção o facto de que não se deve utilizar o mesmo cadinho para a preparação de ligas diferentes, pois apesar da limpeza efectuada após a preparação de uma determinada liga permanecem sempre resíduos, correndo o risco da liga conter os elementos existentes da operação anterior.

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Fornos de Revérbero

O metal líquido fica sobre a soleira do forno, sendo aquecido por reflexão do calor na abóbada deste e por contacto directo com os gases de combustão.

Utilizam-se cada vez menos para obter aço vazado e ferro fundido branco, embora se empreguem também para a fusão de grandes quantidades de ligas de cobre e mesmo de alumínio.

Os combustíveis mais utilizados nestes fornos são os gasosos. Também se utilizam bastante os líquidos e até o carvão pulverizado. São fornos de instalação inicial económica, visto que utilizam combustíveis baratos, tais como o carvão e petróleo bruto.

Nestes fornos (Fig. 33), como referimos anteriormente, os produtos fundidos estão em contacto com os gases de combustão o que tem como inconvenientes o facto de incorporar no material impurezas dos combustíveis e o de serem atacadas pelos gases de combustão.

Nestas condições não é fácil regular a composição do produto fundido e as peças não ficam com a garantia das características desejadas, portanto não é aconselhável para a obtenção de peças de responsabilidade.

Apresentam um rendimento calorífico baixo, porque o calor é transmitido aos produtos a fundir quase exclusivamente por irradiação; por isso este tipo de fornos só é utilizado na fundição de produtos ferrosos quando a produção não justifica a instalação de outro tipo.

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Fornos eléctricos

Os fornos eléctricos são muito utilizados tanto na fusão como na manutenção de ligas de alumínio.

Podem classificar-se como:

 Fornos eléctricos de indução

 Fornos eléctricos de resistência

Vantagens dos fornos eléctricos

Este tipo de forno permite obter produtos de elevada pureza, são económicos, como também permitem uma fácil regulação da temperatura conseguindo-se atingir temperaturas elevadas.

Inconvenientes dos fornos eléctricos

Têm como principal inconveniente o custo inicial de instalação, uma vez que obrigam à instalação de acessórios dispendiosos.

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Fornos eléctricos de indução

Usam-se quer para ligas ferrosas, quer para fundir outras ligas, nomeadamente às de cobre e de alumínio. Este tipo de fornos garante uma grande fiabilidade e controlo das ligas elaboradas.

Na maioria dos casos, são fornos de cadinho aquecidos por efeito de correntes induzidas. Empregam-se frequentemente quando se pretende obter ligas de composição muito bem definida, por não haver as alterações da composição que resultam geralmente do contacto com os gases de combustão, quando o aquecimento é produzido pela chama de qualquer combustível.

Estes fornos (Fig. 34) são constituídos por uma bobina primária refrigeradora por circulação de um fluido, a qual funciona como o primário de um transformador gerando correntes induzidas no secundário que é o metal ou liga que vai ser fundido.

Este tipo de fornos divide-se em:

 Fornos de indução de baixa frequência – (frequência da rede eléctrica – 50 Hz)

 Fornos de indução de média frequência – (frequência de aproximadamente 500 Hz)

 Fornos de indução de alta frequência – (frequência acima dos 500 Hz)

89 Existem ainda fornos de indução de canal (Fig. 35) em que o aquecimento do metal em fusão é feito por indução apenas no interior de canais acoplados à base do forno. O metal, depois de aquecer dentro do canal, fica menos denso e por convecção sobe dando lugar a outro metal mais frio do banho metálico em fusão.

Este tipo de fornos eléctricos tem a vantagem de não necessitar de tanta energia eléctrica para manter o metal em fusão.

Fornos eléctricos de resistência

Utilizam-se mais como fornos de manutenção, isto é mantêm o metal fundido à temperatura de vazamento, do que como fornos de fusão. Geralmente, destinam-se a aquecer cadinhos para produzir pequenas quantidades de metal líquido de baixo ponto de fusão.

Estes fornos são constituídos por uma ou duas resistências eléctricas que aquecem por efeito de Joule e transmitem o calor gerado por condução ou por radiação até ao metal a fundir.

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