Turnare fontă este un proces de fabricație în care fier topit — de obicei conține 2% până la 4% carbon împreună cu siliciu, mangan și oligoelemente - se toarnă într-o matriță și se lasă să se solidifice într-o formă finită sau aproape finisată. Răspunsul direct la motivul pentru care contează: turnarea fontei rămâne una dintre cele mai rentabile modalități de a produce componente complexe, rezistente la uzură și amortizare a vibrațiilor la scară și încă reprezintă o parte substanțială din producția globală de turnare a metalelor, deoarece niciun alt material comun nu se potrivește combinației sale de turnabilitate, prelucrabilitate și preț.
Conform statisticilor industriei de turnare, fonta (gri și ductilă combinate) combină peste 60% din totalul producției globale de turnare în greutate , cu mult înaintea aliajelor pe bază de aluminiu, oțel sau cupru. Această dominație nu este întâmplătoare - ea provine din proprietățile mecanice și economice specifice explicate mai jos.
Procesul urmează o secvență consistentă, indiferent de complexitatea părții finale. Înțelegerea fiecărei etape ajută cumpărătorii și inginerii să evalueze capacitatea furnizorului și calitatea pieselor.
Viteza de răcire controlează direct dacă carbonul se formează sub formă de fulgi de grafit, noduli sau rămâne combinat ca cementită. Aceasta este cea mai importantă variabilă care separă fierul cenușiu de fierul alb sau fonta ductilă, motiv pentru care turnătorii monitorizează îndeaproape grosimea matriței, temperatura de turnare și dimensiunea secțiunii în timpul producției.
Nu toată fonta este la fel. Selectarea tipului potrivit este adesea diferența dintre o piesă care durează decenii și una care defectează prematur.
| Tip | Caracteristica cheie | Rezistența tipică la tracțiune | Utilizare comună |
|---|---|---|---|
| Fierul Gri | Fulgi de grafit, amortizare excelentă a vibrațiilor | 150–400 MPa | Blocuri motoare, țevi, baze de mașini |
| Fier ductil (nodular). | Grafit sferic, duritate mai mare | 400–800 MPa | Arbore cotit, roți dințate, fitinguri pentru țevi |
| Fier alb | Carburi prezente, foarte dure si casante | 200–450 MPa | Căptușeli de concasor, bile de măcinat |
| Fier maleabil | Fier alb tratat termic, ductilitate îmbunătățită | 300–570 MPa | Fitinguri pentru țevi, suporturi mici |
Producătorii continuă să specifice fonta pentru un set definit de motive practice, mai degrabă decât doar tradiția.
Turnarea fontei apare în aproape toate sectoarele de producție grele, în mare parte datorită proprietăților mecanice descrise mai sus.
Blocurile motoare, chiulasele, rotoarele de frână și etrierele discului sunt adesea turnate în fontă gri sau ductilă, deoarece trebuie să tolereze căldură mare, frecare și vibrații pentru o durată de viață extinsă.
Țevile din fontă ductilă sunt standard pentru sistemele municipale de apă și canalizare, evaluate pentru rezistența la coroziune și cotele de presiune care pot depăși 250 psi în multe specificaţii municipale.
Bazele mașinilor-unelte, carcasele pompelor și carcasele cutiei de viteze se bazează pe amortizarea și stabilitatea dimensională a fontei pentru a menține precizia la încărcări repetate.
Deoarece calitatea turnării afectează direct performanța pieselor, turnătorii de renume monitorizează mai multe categorii de defecte înainte de expediere.
Metodele standard de inspecție includ verificări vizuale, măsurare dimensională, testare a durității și, pentru părțile critice, teste cu ultrasunete sau radiografie pentru a detecta defectele interne care nu sunt vizibile în exterior.
Atunci când decideți între fontă și alternative, cum ar fi turnarea din oțel sau aluminiu, alegerea se reduce, în general, la trei factori: tipul de încărcare, sensibilitatea la greutate și bugetul.
Piesele turnate din oțel oferă o rezistență mai mare la tracțiune și rezistență la impact, făcându-le preferate pentru componentele structurale cu solicitări ridicate, dar costă mai mult și sunt mai greu de prelucrat. Piesele turnate din aluminiu sunt mult mai ușoare, ceea ce aduce beneficii țintelor de greutate pentru automobile și aerospațiale, dar nu pot egala rezistența la compresiune sau performanța de amortizare a fontei. Pentru componente statice sau cu încărcare moderată, unde eficiența costurilor și controlul vibrațiilor contează cel mai mult, fonta rămâne alegerea mai economică și mai practică în majoritatea aplicaţiilor industriale.
