O que é alumínio fundido? O metal versátil usado na fabricação moderna

As peças fundidas de alumínio são um dos materiais mais adaptáveis e comuns na fabricação contemporânea. Ele é usado para derreter e despejar alumínio derretido em moldes para adotar as formas desejadas e, nesse processo, é possível construir peças complexas e intrincadas que, de outra forma, seriam difíceis de obter usando técnicas alternativas e, portanto, o processo pode gerar muitas dessas peças a um custo relativamente baixo. A produtos de alumínio fundido encontraram seu valor por meio de várias finalidades que se estendem a peças de motores automotivos, aeroespaciais, cafeteiras, utensílios de cozinha e até mesmo domésticos. A incrível leveza, além das forças e resistências simultâneas contra corrosão e boa condutividade térmica, fazem dele o melhor fornecedor para vários setores. O alumínio fundido também oferece ao fabricante muita flexibilidade de projeto, permitindo a criação de geometrias complexas que podem otimizar o desempenho sem usar muito material. 

O processo de fundição também é muito eficiente e economicamente viável, principalmente quando se trata de produção em massa de peças. Além disso, o alumínio é uma das categorias de metal que é fácil de reciclar, o que significa que ele pode reduzir os custos ecológicos da produção. Embora o alumínio fundido tenha muitas vantagens, ele também tem algumas deficiências, como sua natureza frágil quando comparado ao alumínio forjado e o fato de ser difícil de soldar. Esses fatores devem ser levados em consideração ao escolher o alumínio fundido para aplicações específicas.

Este artigo apresentará uma perspectiva ampla das propriedades, vantagens e aplicações do alumínio fundido, uma das substâncias mais comuns no mundo contemporâneo.

O que é o Aluminium Cast?

O alumínio fundido consiste na aparência bastante líquida do alumínio que foi remoldado em um formato que forma um produto. Esse processo, ou fundição, é um processo de fabricação muito antigo adaptado às práticas atuais. Diferentemente do alumínio forjado, que é fundido por meio do processo de laminação ou extrusão, o alumínio é derramado no molde como metal fundido e, em seguida, é deixado para endurecer.

A fundição proporciona formas mais complexas, ocas e até mesmo tridimensionais que não poderiam ser prontamente formadas por usinagem ou forjamento ou que não estariam a um custo acessível, uma vez que ela começa como um líquido. É essa versatilidade que faz com que os produtos de alumínio fundido sejam tão amplamente utilizados em todo o nosso espectro de produtos; ou seja, peças de motor, bem como equipamentos eletrônicos e utensílios de cozinha, para citar alguns.

Composição de alumínio fundido simples

O alumínio, na maioria das vezes, não é alumínio puro. Em vez disso, é uma liga, ou seja, uma mistura de alumínio e outros materiais para melhorar a resistência ou a fluidez, ou ambos. O aspecto mais frequente da liga é

• Silício: faz com que ela flua e dê ao encolhimento uma taxa baixa. A rocha, a rocha, a rocha, fempare, fempare.
• Magnésio 
• Zinco e manganês: A força e a resistência do material são obtidas com eles.
• Níquel, ferro: não acima de uma determinada dureza.

A combinação é particular, o que depende do uso. Para ilustrar, as ligas com alta condutividade térmica e resistência à corrosão seriam usadas em equipamentos de alta temperatura, como peças automotivas, e os utensílios de cozinha usariam a liga com alto teor de silício-alumínio, que tem alto desempenho térmico e resistência ao desgaste.

História e desenvolvimento do alumínio fundido

A fundição de metais tem uma história da ordem de milhares de anos, desde que as primeiras sociedades foram conhecidas por fundir bronze e ferro fundido para produzir ferramentas e armas. O alumínio não foi extraído até o início do século XIX, e não era econômico fazê-lo até a criação do processo Hall-Héoult no final do século XIX. A fundição de alumínio tornou-se um dos processos dos setores de aviação e de utensílios de cozinha no início do século XX. 
Foi durante a Segunda Guerra Mundial que a demanda por alumínio atingiu seu ponto mais alto devido à sua relação resistência/peso, que o tornou mais adequado para aviões. Após a guerra, a fundição de alumínio teve mais aplicações comerciais em produtos de consumo, fabricação de automóveis e arquitetura.
Devido ao avanço da engenharia de projeto de moldes, metalurgia e peças fundidas, o alumínio fundido faz parte da produção atual.

Processo de fundição de alumínio 

O alumínio fundido é um processo que requer uma série de etapas principais para transformar o alumínio derretido em peças que podem ser usadas na forma de formatos específicos. A explicação básica do processo se dá da seguinte forma:

1. Preparação do molde

O procedimento inicial da fundição é fazer um molde no qual o alumínio derretido será fundido. Dependendo do método de fundição, o molde pode ser composto de materiais como areia, metal ou cerâmica, entre outros. Ele também é projetado com um bom molde para ter a forma desejada e garantir que o alumínio se solidifique na forma correta.

2. Fusão de alumínio

Quando o molde está pronto, alguns pedaços de alumínio ou lingotes de alumínio são colocados em um forno onde são derretidos em uma faixa de temperatura de 660 a 750 °C (1220 a 1382 o F). O alumínio derretido também é monitorado continuamente com o objetivo de obter a temperatura e a qualidade corretas de vazamento.

3. Colocação do alumínio derretido em seu molde

Depois que o alumínio derretido é despejado na cavidade do molde, o metal derretido é despejado na cavidade do molde. O vazamento é feito dependendo do tipo de fundição, ou seja, fundição sob pressão, fundição em areia ou fundição de investimento. Algumas das técnicas usadas incluem a fundição sob pressão, em que o alumínio fundido é injetado sob pressão, enquanto em outras técnicas o alumínio fundido é simplesmente despejado no molde e deixado esfriar.

4. Resfriamento e solidificação

Construção e supervisão: Uma peça muito grossa ou complicada levará muito tempo para esfriar. Nesse estágio, o alumínio derretido resfria no formato desejado e expele a pressão interna.

5. Instalação e inspeção

Depois que o alumínio é resfriado e solidificado, o molde é liberado e a peça fundida permanece. Em alguns casos, a separação é feita pela quebra da peça do molde, principalmente na fundição em areia, e em outras técnicas, como a fundição sob pressão, o molde é aberto e a peça é ejetada.

6. Acabamento e inspeção

Após o corte da peça, ela geralmente é processada posteriormente por meio de operações de acabamento, como esmerilhamento, polimento, usinagem etc., a fim de suavizar a superfície ou obter tolerâncias mais estreitas. Com a peça, ela é então verificada para saber se há porosidade ou rachaduras na peça e também para o padrão exigido de resistência e funcionalidade.

Qual seria o processo usado na criação de um molde de alumínio?

O alumínio na forma de alumínio fundido pode ser obtido despejando alumínio derretido em uma forma moldada, na qual o metal fundido endurece em uma forma específica. As peças complexas podem ser feitas usando o processo de fundição, pois dificilmente podem ser feitas usando outros processos, como usinagem ou forjamento.

1. Fundição sob pressão

Durante o processo de fundição sob pressão, o alumínio líquido é forçado em um molde de trabalho ou matriz a uma grande pressão. Essa técnica é excelente quando se trata de produção de alto volume e cria peças precisas e lisas. As aplicações industriais dessa técnica são comuns nos setores automotivo e eletrônico (incluindo peças como peças de motor ou carcaças eletrônicas).

2. Fundição em areia

Fundição em areia é um método de fazer uma fundição por meio do uso de um molde de areia que é criado e no qual o alumínio fundido é despejado. Essa tecnologia também é muito econômica e menos rígida, portanto, adequada para a fabricação de peças grandes e complexas, como blocos de motor e peças marítimas. No entanto, o acabamento da superfície é áspero, e pode ser necessário fazer um processo de acabamento adicional.

3. Fundição por revestimento (fundição por cera perdida)

Nesse processo, é usado um molde de cera, com um invólucro de cerâmica, e a cera derretida é despejada e, em seguida, o alumínio derretido é despejado nele. É um processo perfeito para fabricar componentes pequenos e finos, como os médicos.

4. Fundição de molde permanente

A fundição com molde permanente é o processo de fabricação de peças de alumínio usando moldes de metal reutilizáveis. O alumínio é então aquecido até seu estado fundido e, em seguida, é despejado no molde, onde esfria. O processo resultará em peças mais robustas com melhor acabamento das superfícies e é mais comum no setor automobilístico.

5. Fundição por gravidade

O alumínio fundido é derramado em um molde de metal pela força da gravidade (ou seja, a fundição sob pressão, geralmente, sob gravidade) em vez de aplicar pressão. Isso é adequado para a produção de componentes de tamanho médio, como estruturas automotivas e rodas de automóveis.

Vantagens do alumínio fundido

1. Leve e potente

O alumínio fundido é leve e tem um bom nível de resistência, por isso é usado na construção de carros e aeronaves, em máquinas e em outras aplicações.

2. Resistente à corrosão

Ele pode formar camadas protetoras de óxido naturalmente, o que o ajuda a evitar a ferrugem e os efeitos do tempo e, por isso, é útil em móveis para ambientes externos, acessórios marítimos e utensílios de cozinha.

3. Produção em massa de baixo custo

Sua excelente condutividade térmica e elétrica o qualifica para ser usado como utensílio de cozinha, dissipador de calor e em caixas eletrônicas.

4. Capacidade de formas complexas

Isso se deve ao fato de que a fundição permite que o alumínio obtenha formas bastante detalhadas e complexas, que, de outra forma, seriam caras e complicadas de se obter usando outras formas de tratamento do alumínio.

5. Econômico na fabricação em larga escala

E depois que os moldes são fabricados, um grande número de itens semelhantes pode ser fundido de forma relativamente rápida e a um preço muito acessível, especialmente com a fundição sob pressão.

6. Reciclável e ecologicamente correto

O alumínio também pode ser reciclado cem por cento das vezes, economizando energia e alcançando um processo de fabricação sustentável.

Desvantagens do alumínio fundido

1. Problemas de porosidade

O ar pode ser aprisionado na criação de partes tensionadas durante a fundição, bem como nas partes que suportam pressão, podendo ocorrer fraquezas ou vazamentos.

2. Menor resistência à tração

O alumínio fundido também é frágil, assim como o alumínio forjado, e pode rachar quando forçado ou atingido.

3. Difícil de soldar

A soldagem também é difícil devido aos óxidos da superfície e aos vazios internos, portanto, são necessários métodos e cuidados especiais.

4. Fundição de alumínio VS alumínio forjado

Outras formas de fundição, como a fundição em areia, produzem uma textura ou uma superfície áspera que requer um acabamento posterior inevitável.

5. Não é adequado para uso estressante

Os fundidos de alumínio são difíceis de dobrar e também mais propensos a rachaduras e, consequentemente, tornam-se inaplicáveis em projetos de proporção, que devem se concentrar continuamente nas falhas de tensão ou vibrações.

6. Encolhimento após o resfriamento

O alumínio encolhe quando se solidifica, e isso influencia as dimensões finais, podendo ser necessárias algumas modificações no projeto.

Aplicações do alumínio fundido

Em muitos setores, você encontrará alumínio fundido sendo usado, e há muitas razões para isso. Algumas das principais aplicações são as seguintes:

1. Setor automotivo

O alumínio é usado na forma de fundição em blocos de motor, caixas de transmissão, rodas e suspensão. Ele é leve, o que aumenta a economia de combustível, além de ser forte e resistente.

2. Indústria aeroespacial

O alumínio fundido aeroespacial é usado em peças de motores de avião, suportes e tanques de combustível devido à sua relação peso/resistência e também ao seu comportamento não corrosivo.

3. Utensílios de cozinha

Geralmente é aplicado em frigideiras, panelas e grelhas, pois tem uma condutividade térmica muito boa e uma distribuição uniforme do calor.

4. Eletrônicos

O alumínio fundido é usado em dissipadores de calor, carcaças eletrônicas e em estruturas de LED, onde o calor pode ser dissipado em computadores e luzes de LED.

5. Equipamentos industriais

É popular em bombas, carcaças de engrenagens e coberturas de maquinário devido à sua alta força e resistência a ambientes adversos.

6. O tipo de grupo de corpo que é fundido (Alumínio Vs Alumínio forjado)

A liga de alumínio é aplicada na produção de móveis para exteriores, postes de iluminação e portões por ser livre de manutenção e resistente à ferrugem.

Alumínio fundido vs. alumínio forjado

Como identificar o alumínio fundido

Existem sinais definitivos que você pode usar para determinar o alumínio fundido.

• Peso: Menos peso do que uma haste de aço, mas ainda assim sólida.
• Linhas de costura: Além disso, você tem linhas de separação que fazem parte do molde.
• Teste de arremesso: O som de batida é mais fraco do que o som emitido pelo alumínio forjado.
• Superfície: Os materiais fundidos em areia têm uma superfície áspera.

No campo da verificação da composição falsificada, o profissional aplica espectrômetros ou analisadores XRF. Alguns fabricantes marcam os códigos/símbolos das ligas para reconhecê-las. É com base nessas propriedades que os técnicos se tornaram esclarecidos na distinção entre alumínio fundido em areia, fundido sob pressão e até mesmo forjado.

Essas são as pequenas sugestões:

Os produtos de alumínio fundido têm uma expectativa de vida extremamente longa, de várias décadas, desde que sejam mantidos adequadamente. O grande retorno da reciclagem:

• Limpeza: Não se deve usar palha de aço, esfregão abrasivo ou detergente na limpeza. Para limpar, use um detergente muito suave e um pano macio.
• Armazenamento: Pode haver uma forma de oxidação com o passar do tempo, como resultado da água.
• Revestimento: Repinte ou até mesmo sele os móveis externos a cada dois anos ou mais e proteja-os contra os raios UV e as intempéries.
• Inspeção: Deve-se fazer um check-up regular nos objetos estruturais para observar a posição da ferrugem, rachaduras ou parafusos soltos.

O cuidado regular prolonga a vida útil e permite que o alumínio fundido tenha uma aparência nova e continue funcionando com segurança.

Meio ambiente, reciclagem e seus efeitos

As vantagens mais impressionantes do alumínio fundido incluem a possibilidade de reciclagem. Mais de três quartos de todo o alumínio que foi fabricado ainda está em uso atualmente.

• Diminui a destruição de minas.
• Economiza 95% da energia necessária para produzir alumínio virgem
• Diminui o nível de emissão de carbono
• Future Tends - alumínio fundido
• Facilitação da produção em loop Facilitação da produção em loop

Atualmente, as indústrias estão adotando o conceito de design circular, no qual as sobras de alumínio coletadas na fábrica são derretidas e reintroduzidas no ciclo de produção, o que funciona como uma grande vantagem para a sustentabilidade.

 Futuro do alumínio fundido

Inovação e preocupação com o meio ambiente são alguns acordos que se aproximam do alumínio fundido:

• Moldes impressos em 3D: E, mais uma vez, há menos desperdício e peças altamente personalizadas.
• Sistemas inteligentes de fundição: Um processo de IA para identificar os defeitos em tempo real.
• Novas ligas ecológicas: Os níveis de substâncias tóxicas seriam reduzidos e a reciclagem seria aprimorada.
• Veículos elétricos (EVs): Os EVs têm mais exigências e estão resultando em um maior uso de alumínio fundido nas tampas das baterias, bem como no chassi.

Com o restante dos setores se tornando ecológicos, o alumínio fundido terá um impacto ainda maior no design de produtos ecologicamente corretos.

Conclusão

O alumínio fundido é o principal ingrediente de produção nos dias modernos devido às suas diversas vantagens e usos. A leveza, a resistência à corrosão e a condutividade térmica do material fazem dele um material desejável na maioria dos setores, como automotivo, aeroespacial, eletrônico, de utensílios de cozinha e muitos outros. O alumínio fundido é altamente estruturado, tanto em termos de desempenho quanto em termos econômicos, quando é usado para fabricar alguns produtos automotivos complexos, alguns produtos aeronáuticos leves ou quando é usado como mobília externa durável. Apesar de sua versatilidade, há desafios relacionados ao alumínio fundido. Problemas como porosidade, fragilidade e desafios de fusão devem ser observados ao escolher esse material em áreas rigorosas e, depois, em áreas difíceis. Independentemente desses obstáculos, a reciclagem do alumínio e suas propriedades ecológicas provam ser outro fator que motiva seu fluxo e demanda. Com a mudança e a forma mais sustentável de fabricação, espera-se que a fundição de alumínio continue sendo fundamental para garantir que menos resíduos de material e energia sejam usados durante a produção. As tecnologias e ligas que serão usadas no futuro poderão ser ainda mais inovadoras, já que as tecnologias de fundição serão mais avançadas e mais amigáveis ao meio ambiente para permitir mais aumentos no desempenho do material e reduzir o efeito que ele tem sobre o meio ambiente. O alumínio fundido tem a possibilidade de ser reciclado e continuamente desenvolvido em um material de escolha, o que também é uma das razões pelas quais ele desempenhará um papel importante no mundo da manufatura nos próximos anos.

Perguntas frequentes

1. Quais são os pontos positivos do alumínio fundido?

O alumínio fundido é um alumínio derretido e derramado que é feito para assumir um determinado design ao ser derramado em um molde. Graças a esse processo de fundição, é possível produzir até mesmo peças complicadas que não seriam fáceis de executar com outros processos, por exemplo, usinagem ou forjamento.

2. Quais são os aspectos negativos da fundição de alumínio?

As características mais importantes do alumínio fundido são a leveza do material, a resistência à corrosão, a boa condutividade térmica do calor e a capacidade de fabricar formas complexas com a possibilidade de produzir grandes quantidades.

3. Como ocorre o processo de produção do alumínio?

Esse tipo de alumínio é produzido derretendo-se o alumínio e despejando-o em moldes que podem ser feitos de materiais como areia, metal ou até mesmo cerâmica. O resfriamento sob temperatura leva o alumínio a um estado sólido que lhe dá a forma necessária. Isso pode ser feito de várias maneiras, como por fundição sob pressão, fundição em areia e fundição de investimento.

4. Quais são os aspectos negativos do alumínio fundido?

O alumínio fundido é relativamente flexível, mas também apresenta alguns pontos fracos. São elas: porosidade (pequenas bolsas de gás), resistência à tração reduzida em comparação com o alumínio forjado, falta de facilidade de soldagem, acabamentos de superfície grosseiros e encolhimento durante o resfriamento.

5. O alumínio fundido é reciclável?

É claro que o alumínio fundido pode ser reciclado em uma capacidade muito alta. Ele pode ser reutilizado sem desperdiçar nenhuma de suas qualidades, pois pode ser derretido e reutilizado. A reciclagem do alumínio é muito eficiente em termos de energia em comparação com a primeira fabricação da mina, além de reduzir os custos do produto.