Diferența dintre turnare și turnătorie: atunci când vorbim despre fabricarea metalelor, doi termeni apar frecvent împreună: turnătorie și turnare. Persoanele angajate în mediul de lucru în inginerie, producție, fabricarea metalelor sau achiziția lanțului de aprovizionare ar trebui să înțeleagă distincția dintre ele. Unul dintre cele mai vechi și importante procese de fabricație din istoria omenirii este turnarea metalelor. Acesta permite transformarea metalului brut în produse industriale și comerciale bine formate și rezistente, care sunt foarte precise. Cu toate acestea, cuvântul turnare este utilizat în mod obișnuit cu blândețe, dar există o diferență între turnare ca acțiune și turnătorie ca unitate în care se desfășoară procesul de turnare. Acestea două merg mână în mână, dar sunt în esență diferite.

Turnarea este turnarea metalului topit într-o matriță cu scopul de a-i da o anumită formă, fie că este vorba de un angrenaj, un racord de țeavă sau o piesă complexă a unui motor. Este o fază a ansamblului de fabricație. Dimpotrivă, o turnătorie este locația în care are loc acest proces și multe altele legate de el, cum ar fi topirea, pregătirea matriței, finisarea și controalele de calitate pentru a avea loc într-un mod coerent și scalabil. Cunoașterea diferenței dintre activitățile de turnare și cele de turnătorie este extrem de importantă în ceea ce privește planificarea producției, estimarea costurilor sau selectarea furnizorilor.

În acest articol, autorul definește o turnătorie, etapele sale principale și modul în care aceasta diferă de conceptul general de turnare.

Ce este Foundry?

O turnătorie este un loc de turnare a metalelor. Este locul în care metalul topit este turnat în matrițe pentru a crea piese și forme complexe, într-o instalație industrială sau într-un atelier. Unele dintre industriile care se bazează foarte mult pe turnătorii sunt industria auto, industria aerospațială, industria construcțiilor, industria agricolă, precum și industria energetică.

Prezentare generală a procesului de turnare

O funcționare normală a unei turnătorii implică următoarele etape:

1. Realizarea modelelor: Dezvoltarea unei copii a ultimei secțiuni.
2. Pregătirea matriței: Turnarea în cavitatea matriței, adică nisip sau metal.
3. Topirea metalelor: Încălzirea metalului topit.
4. Turnare: Turnarea metalului topit în matriță.
5. Răcirea și solidificarea: lăsând metalul să se răcească și să se întărească.
6. Curățare și scuturare: Șlefuirea matriței și curățarea.
7. Prelucrarea, expedierea și inspecția: Rectificare, prelucrare și control al calității.

O turnătorie este un mediu foarte tehnic care combină ingineria de vârf cu știința metalurgică. Acestea cuprind de la ateliere mici la instalații industriale uriașe, capabile să producă mii de piese turnate pe zi.

Tipuri de turnătorii

Turnătorie. Există mai multe varietăți de turnătorii specializate în diferite tipuri de turnare:

• Turnătorii de feroase:  Sculptură cu fier și oțel.
• Turnătorii de metale neferoase: Concentrați-vă pe aluminiu, bronz și alte aliaje.
• Turnătorii Jobbing: Efectuați producții în cantități mici sau piese specifice clienților.
• Turnătorii de producție: Produc o cantitate mare de componente.

Metalele care sunt utilizate de obicei în turnătorii

În funcție de aplicație, turnătoriile lucrează cu o mulțime de varietăți de metale. Cele mai răspândite sunt:

• Fonta: De asemenea, renumit pentru a fi ușor de turnat și pentru a crea amortizare a vibrațiilor.
  Oțel turnat:  Acesta oferă mai multă rezistență și duritate.
• Aliaje de aluminiu:  Fără coroziune și ușor.
• Bronz și alamă:  Acestea sunt de obicei aplicate pe piese ornamentale sau rezistente la abraziune.
• Aliaje de magneziu: Sunt ușoare și nu sunt utilizate pe scară largă din cauza riscului de inflamabilitate.

Diferitele metale au comportamente diferite în stare topită și, prin urmare, turnătoriile trebuie să ia în considerare manipularea specială, temperatura de topire și materialele de turnare.

Procese importante ale unei turnătorii

Un proces de turnătorie cuprinde diverse procese fundamentale, toate acestea fiind necesare pentru calitatea și precizia piesei turnate finale:

1. Realizarea modelului  

Un model este o copie a ultimului obiect turnat. Acesta este utilizat pentru a realiza cavitatea matriței. Modelele pot fi din lemn, plastic, metal sau chiar din ceară, în funcție de tehnica de turnare.

2. Turnare  

Aceasta înseamnă că o amprentă negativă a modelului ar fi făcută pe materialul de turnare, de exemplu, nisip sau ceramică. Există două tipuri de acestea: 

Sand molding verde: Turnarea cu nisip verde utilizează nisipuri cu puțin sau deloc liant și este un proces utilizat la fabricarea unei cutii ASTM A588 sau ASTM A370 (foto), o fontă cu rezistență ridicată produsă prin turnare în matrițe implantate cu cutii de osii din oțel turnat, care la rândul lor sunt fixate în nisip.  

3. Fuziune și turnare  

Cuptoarele utilizate pentru topirea metalelor includ cuptoare cu inducție, cuptoare cu arc electric sau cuptoare cu cupolă. După topire, metalul este fie turnat în matriță cu ajutorul gravitației, presiunii sau vidului.

4. Răcirea și solidificarea  

Metalul se solidifică apoi în forma unei matrițe după turnare. Alocarea structurii granulelor și a proprietăților mecanice, precum și finisarea suprafeței se datorează ratelor de răcire.

5. Curățare și scuturare  

Matrița este demontată (în cazul matrițelor de unică folosință), iar bitul solidificat este scos. Sablarea, șlefuirea sau tratarea cu substanțe chimice sunt procedeele de curățare a pieselor turnate.

6. Verificarea și lustruirea  

Ultimele procese implică procese dimensionale, teste nedistructive, tratament termic și prelucrare. Orice defecte, cum ar fi porozitatea sau contracția, sunt evidențiate și rectificate.

Ce este turnarea?

Procesul real de formare a unui obiect metalic prin turnarea metalului topit într-un obiect este cunoscut sub numele de turnare. Este vorba de procesul sau metoda, nu de locul în care se realizează. Piesele turnate pot fi realizate într-o turnătorie sau, de asemenea, pot fi realizate în ateliere care nu sunt turnătorii sau în linii de producție.

Simplu spus:

• Locul este o turnătorie. Procesul se numește turnare.
• Mai multe tipuri de turnare pot fi clasificate în general.

Tipuri de metode de turnare 

Turnarea poate fi realizată în mai multe moduri. Acestea includ:

1. Turnarea în nisip

Este una dintre cele mai vechi și mai polivalente tehnici. Componente metalice de forme și dimensiuni diferite pot fi realizate printr-o matriță de nisip.

2. Turnare sub presiune

Se referă la acțiunile de forțare a metalului topit în matrițe de oțel reutilizabile de înaltă presiune. Tipic pentru aliajele de aluminiu, zinc și magneziu de volum mare.

3. Turnare de investiții ( Lost Wax )

Are o mare precizie și este aplicat în industria aerospațială și medicală. Modelele de ceară sunt acoperite cu ceramică, iar ceara se topește, lăsând o cavitate.

4. Turnarea permanentă a matrițelor

Umple cavitățile prin utilizarea gravitației sau a presiunii scăzute și prin utilizarea cavităților metalice reutilizabile. Este mai precisă din punct de vedere dimensional decât turnarea în nisip.

5. Turnare centrifugă

Forța centrifugă este utilizată pentru turnarea pieselor, modelând metalul topit prin matrița de filare. Potrivit atunci când este vorba de componente cilindrice, cum ar fi țevi sau rulmenți.

Care este diferența dintre o turnătorie și turnare?

Tabelul 1: Diferența dintre o turnătorie și turnare

Motivul pentru care oamenii confundă turnătoria și turnarea?

Asocierea inseparabilă dintre cele două cuvinte, turnătorie și turnare, apare uneori ca urmare a modului în care cuvintele sunt utilizate în limbajul informal și a descrierii lor în reclame. Termenii "fabrică de turnătorie" sau "uzină de turnătorie" sunt ușor de înlocuit unul cu celălalt, mai ales dacă se referă la o turnătorie.

În plus, având în vedere că principalul proces care are loc într-o turnătorie este turnarea, cele două cuvinte devin foarte sinonime. Cu toate acestea, pentru persoanele care lucrează în sector, separarea este utilă în definirea rolurilor, responsabilităților și procedurilor.

Utilizarea turnătoriei și turnării în viața reală

Turnarea este unul dintre procesele de fabricație de bază care susțin diverse industrii. Turnătoriile sunt o parte enervantă a industriei grele și, de asemenea, a industriei ușoare. Unele dintre principalele domenii care depind de componentele turnate sunt următoarele:

1. Industria auto

Piesele turnate sunt utilizate pe scară largă în motoare, sisteme de transmisie, șasiu și piese de suspensie. Cele tipice sunt:

• Blocuri motor
• Capete cilindri
• Tamburi de frână
• Cutii de viteze

Acest spațiu este ocupat de piesele turnate din aluminiu și fier, care sunt puternice, ieftine și bine prelucrate.

2. Industria aerospațială

Industria aerospațială necesită piese ușoare, dar și foarte rezistente. Se utilizează turnarea de investiții și alte procese de turnare de precizie.

• Palete de turbină
• Piese pentru avioane cu reacție
• Suporturi structurale

În acest caz, sunt luate în considerare și sistemele de toleranță dimensională și rezistență la oboseală, precum și rezistența mecanică.

3. Infrastructură și construcții

Obiectivele utilizării fontei și oțelului în construcții includ:

• Conducte de apă
• Sisteme de drenaj
• Structuri de sprijin
• Guri de vizitare

Acest lucru le face durabile și sunt potrivite pentru proiectele de infrastructură, deoarece supraviețuiesc într-un mediu dur.

4. Putere și energie

În centralele termice, hidro sau eoliene, piesele turnate pot fi găsite în:

• Carcasele turbinelor
• Corpuri de supape
• Carcase de pompe

Pe baza procesului de turnare se poate realiza o formă mare, complexă, care poate rezista la niveluri ridicate de presiune și temperatură.

5. Echipamente agricole

Datorită solidității și rezistenței la uzură, piesele grele din fontă sau ductile sunt utilizate la tractoare, pluguri și recoltoare. Piesele care sunt fabricate în turnătorii pentru a ajuta acest sector sunt:

• Carcase de angrenaje
• Componente ale axului
• Contragreutăți

Meritele turnătoriilor și ale proceselor de turnare

Procedura de turnare conține câteva avantaje puternice care o fac perfectă pentru o gamă largă de proiecte de producție:

Flexibilitate de proiectare

Producătorii utilizează turnarea pentru a obține suprafețe mari și geometrii complexe, cavități interne și alte forme complexe care sunt dificil sau costisitor de fabricat prin prelucrare sau sudare.

Varietate mare de materiale

Turnarea poate fi utilizată cu metale feroase și neferoase, precum și cu aliaje exotice. Turnătoriile au posibilitatea de a adapta materialele în funcție de cerințele de performanță, cum ar fi rezistența la căldură, rezistența la uzură și rezistența la coroziune.

Eficiența costurilor

Turnarea este mai rentabilă în comparație cu alte metode de fabricație, în special la niveluri mari de producție. Atunci când matrița este produsă, fabricarea ulterioară este rapidă și accesibilă.

Deșeuri minime

În majoritatea turnătoriilor contemporane, este introdusă reciclarea eficientă. Metalele vechi pot fi topite și reprocesate, ceea ce face ca materiile prime să fie mai ieftine și minimizează daunele aduse mediului.

Scalabilitate

Turnătoriile au flexibilitatea de a trece de la producția mică la producția de masă cu modificări relativ mici ale procesului, ceea ce face din turnătorii o alegere excelentă în prototiparea producțiilor la scară largă.

Limite și dezavantaje

Într-adevăr, oricât de versatilă ar fi turnarea, aceasta nu este lipsită de un set de limitări. Cunoașterea dezavantajelor este esențială în selectarea unui proces de fabricație adecvat.

Precizia dimensională

În funcție de metoda de turnare utilizată, se pot aștepta unele contracții și deformări. Toleranțele strânse implică de obicei un proces ulterior, cum ar fi prelucrarea.

Finisaj de suprafață

Suprafețele turnate sunt frecvent supuse unei prelucrări secundare, cum ar fi șlefuirea sau lustruirea, în special în cazul turnării cu nisip.

Cel mai mare cost de pornire al sculelor

Matrițele și modelele pot fi foarte costisitoare și consumatoare de timp în procese cum ar fi turnarea sub presiune și turnarea la presiune.

Defecte

Porozitatea, contracția, rupturile la cald sau incluziunile pot apărea și compromite integritatea produsului rezultat, cu excepția cazului în care aceste probleme sunt abordate eficient în procesul de fabricație.

Selecția între turnare și alte procese de fabricație 

Alegerea turnării față de forjare, prelucrare sau fabricare depinde de mulți factori:

Tabelul 2: Selecția între turnare și alte procese de fabricație 

Cu toate acestea, în utilizările în care sunt necesare o rezistență mecanică foarte ridicată, precizie sau finisare a suprafeței, este posibil ca turnarea să fie înlocuită cu forjarea sau prelucrarea CNC.

Tendințe moderne și automatizare în turnătorie

Turnătoriile moderne, la fel ca orice altă industrie, se dezvoltă rapid odată cu progresele tehnologice. Printre principalele tendințe, se numără:

Turnătorii inteligente (IoT 4.0)

Controlul calității și productivitatea în turnătorii sunt transformate prin implementarea senzorilor IoT, captarea datelor în timp real și întreținerea predictivă.

Modele și matrițe cu ajutorul imprimării 3D

Fabricarea aditivă a devenit o metodă de producere directă a modelelor și acum chiar a matrițelor de turnare, scurtând în prezent timpul de execuție și cheltuielile de prototipare.

Sustenabilitate

Turnătoriile devin mai curate în producție prin lucruri precum cuptoarele de topire electrice și un control mai bun al emisiilor de praf/particule.

Software de simulare

Folosind un software sofisticat de simulare a turnării, inginerii pot vedea curgerea metalului, solidificarea și posibilele defecte cu mult înainte ca acestea să intre în producție pentru a crea mai puține deșeuri și a îmbunătăți calitatea.

Viitorul turnătoriilor în producția globală

Deși procesele mai sofisticate de fabricare a pieselor au depășit turnătoriile fabricate, acestea sunt încă vitale. Acestea pot crea piese puternice, mari și complicate din metale la scară largă, ceea ce le face să rămână relevante în industrii. Acestea devin mai inteligente și mai durabile prin invenții de digitalizare, producție durabilă și utilizarea inteligenței artificiale în controlul proceselor.

De asemenea, popularitatea crescândă a vehiculelor electrice, a instalațiilor de energie eoliană și consolidarea domeniului aerospațial contribuie în continuare la creșterea cererii de piese turnate de înaltă performanță.

Prezentare generală: Unele dintre principalele diferențe dintre turnătorie și turnare

Tabelul 3: O recapitulare a principalelor diferențe:

Pe scurt:

Turnarea are loc într-o turnătorie. Turnarea este procesul care are loc într-o turnătorie.

Gânduri finale

Distincția dintre turnătorie și turnare nu este doar semantică; este esențială pentru ingineri, cumpărători și companii de producție. Turnătoriile sunt facilități de producție la scară largă în care procesul de turnare este realizat în mod profesionist, sigur și consecvent. Când vine vorba de aprovizionarea cu piese, evaluarea furnizorilor și îmbunătățirea proceselor de fabricație, beneficiile înțelegerii funcțiilor specifice ale fiecăruia dintre acești termeni pot duce la un nivel sporit de succes și chiar la o calitate mai bună a unui produs.

Întrebări frecvente 

1. Turnarea și turnătoria înseamnă același lucru?

Nu. Procesul este turnarea, iar locul în care se realizează turnarea este o turnătorie.

2. Este posibilă turnarea fără utilizarea unei turnătorii?

Turnarea de orice fel, chiar și în vremurile moderne de producție, nu se poate face niciodată în câmp deschis, deoarece echipamentul și cerințele de siguranță impun acest lucru într-o turnătorie.

3. Este mai complicată turnarea sau exploatarea unei turnătorii?

Turnătoria este și mai complicată, deoarece procesează întregul ciclu de viață al proiectării și finalizării produsului, inclusiv managementul calității.

4. Există vreo turnătorie care nu face doar turnare?

Da. Finisarea suprafeței, prelucrarea și tratamentul termic sunt, de asemenea, disponibile pe scară largă în multe turnătorii.

5. Ar trebui ca o piesă metalică să fie numită piesă turnată sau piesă de turnătorie?

Procesul poate fi indicat prin utilizarea piesei turnate, în timp ce piesa de turnătorie este o alternativă atunci când este important să se indice originea sau calitatea fabricației.