Fundição sob pressão de liga de alumínio 101

Fundição sob pressão de liga de alumínio é um processo de fundição sob pressão amplamente utilizado na fabricação que envolve a produção de peças de metal precisas e complexas com eficiência. Nesse caso, podemos listar metais que têm uma variedade de aplicações devido à sua capacidade de serem muito fortes e leves ao mesmo tempo. Além disso, podemos listar aqueles que são praticamente resistentes à corrosão, ou seja, as ligas de alumínio são particularmente populares na fabricação de automóveis. Este artigo também examina áreas como processos, propriedades, desafios e aplicações da fundição sob pressão de ligas de alumínio. Teremos uma visão aprofundada de seu processo completo, tipos e diferenças em relação a outros processos.

O que é fundição sob pressão?

É um processo de fabricação que utiliza alta pressão para forçar um metal fundido a preencher uma cavidade do molde. Ele também permite a geração de excelentes modelos com modelagem quase líquida, acabamento superficial de dimensões precisas e formas complicadas.

Diferentes tipos de fundição sob pressão

A fundição sob pressão tem muitos tipos. Vamos discutir esses tipos em detalhes;

1. Fundição sob pressão em câmara quente

Ele é mais adequado para ligas de zinco e magnésio. Esse processo requer a submersão do sistema de injeção no metal fundido para facilitar a fundição rápida. É ideal para uso em uma grande produção, mas não é adaptado para utilização em ligas de alto ponto de fusão. fundição sob pressão de zinco para saber mais detalhes

2. Fundição sob pressão em câmara fria

É a melhor opção para metais como alumínio e latão com altos pontos de fusão. Aqui, transferimos o fundido para uma câmara fria e, em seguida, o injetamos no molde. Isso economiza o risco de calor para o equipamento, mas tem ciclos operacionais mais longos. Tenho serviços de fundição sob pressão de alumínio para saber mais sobre esse processo.

3. Fundição sob pressão de baixa pressão

A fundição sob pressão de baixa pressão é usada com ligas de alumínio e magnésio. Ela causa porosidade mínima, mas boa qualidade estrutural. Além disso, é demorado, mas adequado para criar a parte mais forte do produto.

4. Fundição sob pressão (HPDC)

Comum em ligas de alumínio, zinco e magnésio. Aqui injetamos o metal fundido a uma pressão muito alta em formas complicadas e texturas de superfície finas. Portanto, é altamente adequado para aplicações que precisam de peças com grandes quantidades de produção, e as áreas com grandes seções transversais podem ser porosas. Ir para Fundição sob pressão de alta pressão para saber mais detalhes.

5. Fundição sob pressão por gravidade

A pressão permanente é usada para fundir metal derretido em um molde, produzindo objetos resistentes e de baixa porosidade. Ela é usada em linhas de produção em que precisamos produzir um número menor de peças por vez, mas é comparativamente mais lenta do que os processos baseados em pressão.

7. Fundição sob pressão

Aqui, fabricamos produtos semiacabados pelo método de forjamento sob pressão, no qual o metal fundido é submetido a alta pressão e também pode evitar a porosidade da fundição. Esse método é adequado para a estrutura de uma peça; no entanto, ele tem um custo mais alto e um tempo de ciclo lento.

Definir fundição sob pressão de liga de alumínio

Fundição sob pressão de liga de alumínio é um processo no qual materiais de liga de alumínio fundido são forçados sob pressão em moldes ou matrizes. Assim, é possível formar a forma desejada e um acabamento de superfície muito suave. Ele é empregado na fabricação de componentes com formas complicadas que exigem alta resistência, rigidez e baixa densidade integradas a um bom acabamento de superfície e dimensões precisas. A liga de alumínio tem todas as características favoráveis de altos coeficientes de corrosão e de transferência de calor, além da relação dureza/peso. Uma das vantagens desse processo é que a fundição sob pressão é adequada para processos de produção em larga escala.

Selecionando o material certo para fundição sob pressão de liga de alumínio

Os materiais usados são muito importantes no negócio de fundição sob pressão de ligas de alumínio, pois determinam a eficiência, a qualidade, a confiabilidade e o custo do produto final. As ligas escolhidas adequadamente garantem:

1. Resistência e durabilidade: Os produtos precisam suportar cargas de trabalho.
2. Desempenho térmico e elétrico: Intimamente associado à condutividade e dissipação térmica.
3. Resistência à corrosão: Essencial para pesquisas relacionadas a produtos ou serviços marítimos e ao ar livre.
4. Castabilidade: Minimiza as distorções na produção com menos defeitos.
5. Usinabilidade e acabamento: garante uma redução das complexidades dos processos de pós-fundição.
6. Eficiência de custo: Alcança o desempenho relativo à implementação do orçamento.
7. Sustentabilidade: Essas ligas podem minimizar e até mesmo causar impactos negativos ao meio ambiente.

Ligas de alumínio em fundição sob pressão

As ligas de alumínio para fundição sob pressão são comuns em muitos setores porque esses materiais possuem qualidades desejáveis em matrizes, como leveza, alta resistência e resistência à corrosão.

Processo completo de fundição sob pressão de liga de alumínio

A fundição sob pressão de alumínio envolve a formação de primeiras peças elaboradas e precisas por meio da aplicação de pressão em ligas de alumínio fundido. Abaixo estão os principais estágios:

1. Preparação do molde

• Design do molde: Um molde de aço reutilizável (matriz) é pré-planejado e esculpido com precisão para atender à forma e à função de uma determinada peça recém-fabricada.
• Pré-aquecimento da matriz: Uma delas é aquecer o molde para minimizar o choque térmico e, assim, facilitar o fluxo do metal.
• Lubrificação: A lubrificação é usada para evitar a aderência e facilitar a remoção de algumas peças.

2. Fusão e seleção de ligas

As ligas de alumínio são soldadas a uma temperatura de aproximadamente 660 graus centígrados (1220 Fahrenheit) em um forno. Esse alumínio é então mantido em uma temperatura relativamente constante para reter as propriedades materiais do metal.

3. Injeção

• Fundição sob pressão com câmara quente: No caso de ligas de baixo ponto de fusão (que são comparativamente raras no caso do alumínio).
• Fundição sob pressão em câmara fria: O alumínio derretido é então transferido em um reboque e despejado em uma câmara fria da prensa de forjamento de liga de alumínio, onde é injetado a alta pressão, entre mil e quinhentas e vinte e cinco mil libras-força.

Quando a alta pressão é usada, ela garante que o alumínio fundido flua diretamente para as pequenas fendas, resultando em excelentes acabamentos.

4. Resfriamento e solidificação

É o processo durante o qual o alumínio fundido obtido esfria e se solidifica dentro do molde. O resfriamento minimiza defeitos, como encolhimento ou empenamento, causados pelo ressecamento do ferro fundido.

5. Ejeção

Finalmente, quando a peça fundida está totalmente formada, o molde é ejetado da peça fundida usando os pinos ejetores. O molde está então pronto para o próximo ciclo de uso com o software Epicor.

6. Corte e acabamento

Se necessário, as corrediças, as portas e o brilho são removidos da fundição, deixando apenas a forma e o formato necessários do objeto. Algumas das operações incluem dar os acabamentos de superfície necessários, como jato de areia, polimento ou revestimento.

Propriedades da liga de alumínio para fundição sob pressão

Portanto, vamos discutir algumas das importantes propriedades mecânicas, químicas e térmicas da liga de alumínio Diecasting;

I. Propriedades mecânicas

Isso pode incluir;

• Alta relação resistência/peso: Perfeito para os setores em que o peso e a resistência são parâmetros críticos, como os setores automotivo e aeroespacial.
• Boa resistência à tração: Permite que as ligas sejam resistentes a condições de alta tensão.
• Excelente resistência à fadiga: Promete desempenho confiável em aplicações dinâmicas e cíclicas.

II. Propriedades térmicas

Veja a seguir algumas propriedades térmicas da liga de alumínio fundido;

• Boa condutividade térmica: No entanto, isso é visto como um atributo positivo dos materiais em uso, como em trocadores de calor e peças de motores em que a transferência de calor é desejada.
• Boa resistência ao calor: Aplicável a componentes sujeitos a altas temperaturas, como os usados em blocos de motor e autopeças.

III. Resistência química:

Em geral, eles são;

• Resistência à corrosão: Especialmente em classes como A360, essas ligas têm um comportamento relativamente bom em condições severas.
• Boa resistência à oxidação: Mantém a superfície dos componentes externos, suscetíveis à umidade e a influências corrosivas, inalterada e segura para uso externo ou marítimo.

Essas características tornam as ligas de alumínio um material premium para fundição sob pressão, cujos produtos são eficazes em diferentes setores.

Guia de projeto para fundição sob pressão de ligas de alumínio

O guia de projeto e a seleção de material desempenham um papel importante na fundição de alumínio. Portanto, vamos discutir o guia de design adequadamente;

Principais características das ligas de alumínio usadas na fundição sob pressão

Aqui estão algumas das características importantes da liga de alumínio que usamos;

1. Leve: Essas ligas têm uma alta relação entre resistência e peso. Portanto, elas têm uma série de aplicações nos setores automotivo e de aeronaves.
2. Resistência à corrosão: As camadas de óxido natural também oferecem proteção contra ferrugem e outros fatores que não favorecem a vida útil de um produto.
3. Alta condutividade térmica e elétrica: Como resultado, eles são ideais para aplicações que exigem dissipação de calor e bons sistemas elétricos, como peças eletrônicas e de motores.
4. Excelente capacidade de moldagem: As ligas de alumínio também têm boas características de fluxo, permitindo que mais material flua para os detalhes do molde, o que reduz os defeitos e permite que os projetistas obtenham detalhes menores com facilidade.
5. Reciclabilidade: O alumínio pode ser reciclado quase indefinidamente e não há perda de propriedades, o que é bom para a produção sustentável.

Comparação da fundição sob pressão de alumínio com outros processos de fabricação

A tabela a seguir nos dá uma visão geral descritiva da fundição de alumínio e de outro processo de fabricação. Ela apresenta a principal comparação entre todos os processos;

Ligas de alumínio para fundição sob pressão

A fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) é a técnica amplamente utilizada no processo de fundição sob pressão de ligas de alumínio. Ela envolve o vazamento forçado e rápido de liga de alumínio fundido em uma cavidade de aço por meio de alta pressão.

Benefícios do HPDC com ligas de alumínio

• Precisão e complexidade: Cria padrões finos e delicados com controle dimensional próximo.
• Acabamento da superfície: Nesse caso, as superfícies ficam com menos rugosidade e, portanto, menos usinagem é feita no produto final.
• Eficiência: Permite a fabricação em alta velocidade e em rampa, com baixo tempo de ciclo.

Uso de ligas de alumínio HPDC

1. Setor automotivo: Motores de automóveis, caixas de câmbio e rodas.
2. Eletrônicos: Dissipadores de calor, gabinetes e conectores.
3. Aeroespacial: Pás eólicas para turbinas eólicas, componentes de aeronaves, componentes automotivos e bens de consumo.

Prós da fundição sob pressão de liga de alumínio.

Portanto, aqui estão algumas das principais vantagens do diecasting de alumínio;

• Projetos complexos e de alta precisão: As ligas de alumínio podem ser despejadas em moldes e tipos de formas complexas e linhas de separação detalhadas, que são incorporadas aos projetos.
• Bom acabamento de superfície: As peças de alumínio fundido são geralmente muito brilhantes e cônicas, portanto, é necessário pouco ou nenhum tratamento pós-fundição, como polimento ou acabamento.
• Leve e resistente: As ligas de alumínio são leves, e essa propriedade atende às exigências dos setores que se preocupam com o peso, como o automobilístico e o aeronáutico.
• Excelente resistência à corrosão: De todos os materiais disponíveis, as ligas de alumínio estão entre as menos propensas à corrosão, o que é uma boa notícia para ambientes externos e marítimos.
• Custo-benefício para produção em massa: Depois que o molde é feito, a fundição sob pressão é um dos métodos mais econômicos para a produção em massa, fazendo com que os custos por peça sejam menores.

Contras da fundição sob pressão de liga de alumínio.

Entre os problemas mais comuns associados ao uso de fundição sob pressão de liga de alumínio estão os seguintes:

• Alto custo inicial de ferramental: Isso geralmente significa que o custo relacionado à criação da matriz pode ser alto e não muito sustentável para um pequeno volume de produção.
• Resistência limitada em altas temperaturas: Assim como a maioria das ligas não ferrosas de metais forjados, as ligas de alumínio não são adequadas para aplicações em que são usadas altas temperaturas, como os materiais de aço.
• Problemas de porosidade: A porosidade ou os vazios são típicos da fundição de alumínio e podem alterar as características mecânicas da peça acabada.
• Restrito a projetos de paredes finas: A fundição sob pressão de alumínio é mais apropriada para peças de paredes finas e, portanto, tem perspectivas ruins em seções grossas e de grande espessura.
• Operações pós-gravação: Algumas peças podem precisar apenas de um acabamento, o que aumentará o tempo e o custo de produção.

Aplicações da fundição sob pressão de ligas de alumínio

Vamos discutir a aplicação desse processo em escala industrial;

1. Setor automotivo: Aplicável na produção de peças de motores pequenos, como cilindros, carcaças de transmissão e outras peças em que há necessidade de alta resistência e, ao mesmo tempo, baixo peso.
2. Aeroespacial: Eles também são aplicados a peças de aeronaves, como suportes, carcaças e peças estruturais, e fornecerão soluções leves e de alta resistência para atender às aplicações aeroespaciais.
3. Eletrônicos: As peças fundidas de alumínio são usadas na carcaça de produtos eletrônicos de consumo, que incluem laptops, telefones celulares e unidades de fonte de alimentação para proteção e dissipadores de calor.
4. Marinha: Peças que incluem bombas, carcaças e gabinetes elétricos para aplicação em ambientes marinhos onde a corrosão é altamente significativa.
5. Equipamentos industriais: Máquinas e equipamentos industriais usam alumínio fundido para engrenagens, carcaças e outras aplicações devido à resistência do material.

Desafios que ocorrem durante a fundição sob pressão de liga de alumínio

No entanto, a fundição sob pressão usando ligas de alumínio tem seus problemas preocupantes.

Problemas comuns

Esses problemas podem incluir;

1. Porosidade: A porosidade dos gases pode ocorrer durante a fundição, resultando na formação de vazios no material.
2. Defeitos na superfície: No entanto, alguns defeitos, como fechamentos a frio e linhas de fluxo, podem estar presentes.
3. Instabilidade dimensional: Algum grau de encolhimento durante o resfriamento pode ser o responsável pelas variações no grau de tolerância.

Soluções

• Fundição sob pressão a vácuo: Diminui a porosidade, pois remove os gases aprisionados.
• Sistemas de portas otimizados: Ele facilita o fluxo adequado do metal fundido no molde, desempenhando, assim, um papel fundamental no processo de fundição.
• Tratamentos pós-gravação: Os tratamentos térmicos aprimoram as características mecânicas e utilizam a estabilidade dimensional.

Vantagem ambiental e econômica

Aqui estão algumas das importantes vantagens ambientais e econômicas do diecasting de liga de alumínio;

I. Reciclabilidade

Por ser um material reciclável, o alumínio é facilmente reciclável sem muitas perdas de propriedades. Ele também diminui o nível de poluição e ajuda a organização a se tornar ecologicamente correta.

II. Custo-efetividade

A técnica de fundição sob pressão é econômica, pois é mais eficiente e as ligas de alumínio são mais recicláveis do que outros materiais.

III. Eficiência energética

A utilização de peças leves de alumínio permite a economia de energia em aplicações como a automotiva e a aeroespacial, ajudando assim a minimizar as emissões de carbono.

Avanços tecnológicos em ligas de alumínio fundido sob pressão

A fundição sob pressão é um setor em expansão com o desenvolvimento de novas formas, materiais e técnicas de fundição.

Novos desenvolvimentos de ligas

1. Ligas mais fortes e menos corrosivas do que as existentes.
2. As ligas especiais são projetadas para determinados setores, por exemplo, o setor de veículos elétricos.

Tecnologias emergentes

1. Manufatura aditiva: Pode ser usado junto com a fundição sob pressão para produzir uma variedade de processos híbridos para formas difíceis.
2. Automação: Melhora a produtividade e a precisão do ciclo de fundição sob pressão.
3. Software de simulação: Prever defeitos de fundição e otimizar o projeto da fundição.

Tendências futuras

• Maior demanda por ligas de alumínio devido à sua presença em carros elétricos.
• A fabricação de materiais leves e de alto desempenho é necessária devido aos novos padrões ambientais.
• Implementação do sistema de produção inteligente para monitoramento contínuo da qualidade.

Conclusão

As ligas de alumínio são relativamente novas no setor de fundição sob pressão. Elas trouxeram muitas mudanças devido aos muitos benefícios que oferecem. Desde que os fabricantes de automóveis, os engenheiros aeroespaciais e os fabricantes de eletrônicos exigem materiais leves e de alta resistência. Assim, eles podem usá-los em estruturas de carros, peças de aeronaves e aparelhos eletrônicos, respectivamente. Aqui, o uso da fundição sob pressão de liga de alumínio continuará a crescer. À medida que a tecnologia se desenvolve e se torna mais sofisticada, as perspectivas das ligas de alumínio para fundição sob pressão continuam a parecer ainda mais brilhantes. Esse material e processos exclusivos são os meios mais significativos para a fabricação no futuro.

Perguntas frequentes

Por que as ligas de alumínio são escolhidas quando se trata de fundição sob pressão?

Eles são relativamente leves e também resistem à corrosão, além de terem uma alta relação resistência/peso, por isso são amplamente utilizados em muitos setores.

Quais tipos de fundição sob pressão podem ser distinguidos?

Há três categorias principais: fundição sob pressão de alta pressão, fundição sob pressão de baixa pressão e fundição sob pressão por gravidade, que são aplicáveis a vários usos.

Que tipos de ligas de alumínio são usados na fundição sob pressão?

Exemplos disso são A360, A380 e ADC12, que são amplamente usados por sua resistência e capacidade de fundição.

Quais são as características das ligas de alumínio usadas no processo de fundição sob pressão?

Outras características incluem resistência à tração, alongamento e resistência a altas temperaturas para proporcionar força e confiabilidade.

De que forma a fundição de alumínio reduz o impacto sobre o meio ambiente?

O alumínio é um material altamente reciclável e um produto leve que gera eficiência energética, especialmente nos setores automotivo e aeroespacial.

Quais são os pontos fracos da fundição de alumínio e como eles podem ser resolvidos?

Dificuldades como a porosidade e a rugosidade da superfície podem ser minimizadas por meio da fundição a vácuo e do teste do sistema de passagem.