O que é fundição sob pressão?

Um dos processos de metal mais importantes, usado atualmente, é a fundição sob pressão de alta pressão. Ele se caracteriza pela capacidade de fabricar componentes de alta precisão. É um processo ao qual os fabricantes recorrem quando precisam de peças de qualidade em grandes quantidades. O processo é realizado colocando muita pressão no metal fundido e forçando-o em um molde de aço, chamado de matriz. A pressão é usada para manter o fluxo do metal em todos os cantos do molde. Ela produz componentes com pequenos detalhes, paredes estreitas e superfícies lisas. Por esse motivo, a fundição sob pressão seria uma escolha conveniente no caso de um setor que precisa ser preciso e uniforme.

Exemplos de metais que geralmente são utilizados durante o processo são alumínio, zinco e magnésio. Os materiais têm suas próprias vantagens. Fundição sob pressão O alumínio é leve e não sofre corrosão. A razão é que Fundição sob pressão de zinco pode ser fundido em designs finos e complexos. A resistência do fundição sob pressão de magnésio é muito leve. A fundição sob pressão atende à maioria dos setores. Ela fornece peças vitais para os setores automotivo, aeroespacial, eletrônico e de fabricação de bens de consumo.

Esse processo proporciona durabilidade e desempenho em carcaças de motores e em caixas de eletrônicos, entre outras coisas. Este artigo discutirá a funcionalidade da fundição sob pressão, o material usado, suas vantagens, restrições e suas inúmeras aplicações.

Índice

Fundição sob pressão de alta pressão

Fundição sob alta pressão tem uma história de mais de 100 anos. Sua criação remonta ao século XIX, quando era usada para criar tipos de impressão. Com o tempo, a tecnologia foi aprimorada e se tornou um procedimento essencial nos setores automotivo e aeroespacial.

Atualmente, um dos métodos mais eficazes de produção de peças metálicas compostas é a fundição sob pressão de alta pressão. Ele pode ser empregado nos casos em que a precisão, a durabilidade e a velocidade são necessárias. Esse processo foi adotado pelos fabricantes porque proporciona uma produção substancial com qualidade regular, formas suaves e detalhadas que estão de acordo com as exigências da engenharia moderna.

O processo de fundição sob pressão de alta pressão

A fundição sob pressão de alta pressão é um processo rápido, preciso e aplicável à produção em massa. É uma combinação de máquinas de alta pressão com metal fundido que produz peças precisas e detalhadas. Isso se torna eficiente porque todo o processo permite que os fabricantes produzam milhares de componentes de qualidade semelhante.

Preparação da matriz

Tudo começa com a preparação da matriz. O molde ou matriz de aço é meticulosamente lavado e pulverizado com um lubrificante. Isso serve para regular a temperatura e garantir que o metal não adira à superfície da matriz. Ele deve ser preparado adequadamente, pois é o caminho para uma ejeção suave da peça fundida final.

Fusão de metais

Depois de ler um molde, o material preferido - alumínio, zinco ou magnésio - é fundido em um forno. O metal deve ser aquecido até o grau certo de temperatura para atingir o estado líquido completo. A resistência e o acabamento da fundição final dependem muito da qualidade da fusão.

Injeção de metal

O metal fundido é então forçado a entrar no molde sob uma pressão muito alta. Essa pressão pressiona o metal em todos os cantos da cavidade do molde. Isso permite que o processo produza paredes finas, bordas afiadas e formas complexas que são difíceis de produzir em outros processos de fundição.

Resfriamento e solidificação

O metal congela rapidamente dentro do molde de aço após a injeção. Os períodos de resfriamento também são extremamente curtos; podem levar apenas alguns segundos. O resfriamento rápido proporciona a resistência da peça e ajuda a mantê-la no tamanho adequado.

Ejeção do molde

Quando a solidificação do metal é concluída, o molde é aberto. A peça fundida é forçada a sair do molde por meio de pinos ejetores. A peça é moldada nessa fase, exceto pelo fato de ainda conter material adicional que deve ser eliminado.

Corte e acabamento

A última fase é o acabamento e a preparação. O metal que é mantido em excesso é removido, conhecido como flash. Dependendo das necessidades, a peça pode então ser usinada, polida, pintada ou revestida. Isso garantirá que o componente esteja preparado para ser usado.

Automação em fábricas modernas

A fundição sob pressão de alta pressão é totalmente automatizada em fábricas modernas. As etapas de injeção, resfriamento e ejeção são realizadas com precisão por robôs. A automação aumenta a consistência, reduz as despesas com mão de obra e a torna uma maneira ideal de realizar a produção em massa.

Matérias-primas da fundição sob pressão de alta pressão

A fundição sob pressão é ideal para metais não ferrosos que têm pontos de fusão relativamente baixos. Os mais frequentes são:

Alumínio

O mais popular é fundição sob pressão de alumínio. É uma combinação de baixo peso e alta resistência. Os produtos de alumínio também são resistentes à corrosão e, portanto, adequados para carros, aviões e eletrônicos.

Zinco

Peças pequenas, finas e precisas são mais bem fundidas com zinco. O zinco tem boa tenacidade e resistência. Paredes finas e detalhes finos também são possíveis. É por isso que ele é adequado para conectores, caixas e peças decorativas.

Magnésio

O magnésio é o metal estrutural fundido sob pressão mais leve. Possui uma boa relação entre resistência e peso. É comumente aplicado na indústria aeroespacial, automobilística e de eletrônicos de consumo em áreas em que a leveza é um fator importante.

Ligas de cobre

As ligas também podem ser feitas de cobre, mas isso não é comum. Elas são muito duras, têm alta resistência ao desgaste e alta condutividade elétrica. Todos os materiais têm seus pontos fortes, dependendo do uso. O alumínio é escolhido como um material forte e resistente à corrosão, o zinco como um material preciso e o magnésio como um componente leve.

Ferramentas e matrizes de fundição sob pressão

O aspecto mais importante do processo é a matriz, ou o molde. O aço endurecido para ferramentas é usado na fabricação de matrizes e é construído para resistir ao calor e à pressão excessivos.

As matrizes são de dois tipos principais:

Matrizes de cavidade única - É uma peça por ciclo.
Matrizes de múltiplas cavidades - São usados para fabricar duas ou mais peças do mesmo tipo simultaneamente.

Também é possível projetar uma matriz que transfira a criação de uma variedade de peças em um único ciclo, uma matriz combinada. Os custos de ferramental também são caros, mas a vida útil das matrizes é longa; por isso, elas são usadas em produções muito grandes.

Tipos de máquinas de fundição sob pressão

As máquinas de fundição sob pressão de alta pressão são modeladas para acomodar vários metais. São máquinas com câmara fria e máquinas com câmara quente. Todas as máquinas têm seus benefícios e são selecionadas com base no ponto de fusão do metal fundido.

Máquinas de fundição sob pressão com câmara quente

Os metais com baixos pontos de fusão, inclusive o zinco e algumas ligas de magnésio, são processados por máquinas de câmara quente. Nesse processo, o metal é mantido fundido dentro da máquina. O metal fundido está diretamente relacionado ao sistema de injeção. Esse arranjo permite tempos de ciclo extremamente altos. A fundição sob pressão com câmara quente é eficaz e adequada, em grande parte, para a fabricação de componentes minúsculos e delicados feitos de zinco.

Máquinas de fundição sob pressão com câmara fria

As máquinas de câmara fria são aplicadas a metais que têm temperaturas de fusão mais altas, como alumínio e magnésio. Com essa técnica, o metal fundido é derretido primeiro em outro forno. Em seguida, ele é transferido para a câmara de injeção e é aplicada alta pressão, forçando-o a entrar na matriz. Isso consome um pouco mais de tempo; no entanto, é necessário em materiais de alta temperatura. A fundição sob pressão com câmara fria é usada na maioria dos casos de fundição sob pressão de alumínio quando a resistência e o peso leve são considerados.

Escolhendo a máquina certa

Há dois tipos de máquinas: as de câmara quente e as de câmara fria, que são determinadas pela natureza do metal e pelas necessidades da peça. As máquinas de câmara quente também são rápidas e eficientes na fundição sob pressão de zinco. No caso da fundição sob pressão de alumínio e da fundição sob pressão de magnésio, as máquinas de câmara fria oferecerão a longevidade necessária em metais de alto ponto de fusão.

Vantagens da fundição sob pressão de alta pressão

Vantagens da fundição sob pressão em relação a outras formas de fundição:

Precisão - Produz formas finas e de formato correto.
Velocidade - Os tempos de ciclo são muito curtos, o que permite a produção em massa.
Qualidade da superfície - As peças são bem acabadas para que não precisem de usinagem.
Força - As peças são potentes e resistentes, principalmente quando envolvem alumínio/magnésio.
Eficiência - O desperdício de materiais é baixo, pois há matrizes reutilizáveis.

Todos esses benefícios permitiram que a fundição sob pressão fosse um dos processos de fabricação mais econômicos quando se trata de produção em massa.

Desvantagens da fundição sob pressão de alta pressão

Apesar de seus aspectos positivos, ele tem certas limitações:

Alto custo de ferramentas Os projetos e a produção de matrizes são caros. Isso torna o processo adequado para a produção em larga escala.
Limite de tamanho - Esse método pode ser difícil para produzir peças muito grandes.
Porosidade Às vezes, o gás fica preso dentro do metal, o que diminui a resistência em determinadas condições.
Materiais de baixa qualidade Nem todo metal pode ser usado. Os metais com pontos de fusão muito altos são inadequados.

Esses fatores são considerados antes que os fabricantes possam escolher o processo.

Aplicações da fundição sob pressão de alta pressão

Um dos processos de fabricação mais flexíveis é a fundição sob pressão de alta pressão. Ele é altamente aplicável em setores que exigem resistência, precisão e velocidade. Devido à possibilidade de criar formas e acabamentos complexos, é uma opção confiável na produção moderna.

Setor automotivo

Fundição sob pressão de alta pressão é o mais usado pelo setor automotivo. Blocos de motor, caixas de transmissão, carcaças e suportes são fundidos em alumínio. Esses componentes devem ser leves e potentes para aumentar a economia de combustível. As peças menores, como manoplas, engrenagens e conectores, também são fundidas com zinco. À medida que o movimento dos veículos elétricos é acelerado, a carcaça da bateria, as peças do motor e os componentes da fabricação de estruturas leves agora exigem fundição sob pressão.

Indústria aeroespacial

A redução de peso é muito importante no setor aeroespacial. A fundição sob pressão de magnésio e alumínio oferece peças leves, mas resistentes. A fundição sob pressão é usada na produção de componentes como suportes, carcaças e acessórios internos. O processo é seguro e o desempenho é garantido sem nenhum peso adicional para o avião.

Indústria de eletrônicos

O setor de eletrônicos tem sido altamente dependente da fundição sob pressão para fabricar caixas, invólucros e dissipadores de calor. A fundição sob pressão de alumínio tem boa condutividade térmica e, por isso, é usada em sistemas de resfriamento de aparelhos eletrônicos. Os conectores e as peças pequenas e detalhadas que precisam de precisão são feitos por meio da fundição de zinco.

Produtos de consumo

A fundição sob pressão é usada na fabricação de muitos produtos de consumo. A maioria dos produtos de uso diário, como fechaduras, maçanetas, gabinetes e ornamentos, geralmente é fundida em pó de zinco ou alumínio. O processo confere uma superfície lisa aos produtos e um alto grau de durabilidade, tornando-os funcionais e atraentes.

Maquinário industrial

A fundição sob pressão também é útil para maquinário industrial. Os componentes fundidos sob pressão tendem a ser usados em bombas, compressores e ferramentas de precisão. A capacidade de criar formas complexas com a mesma resistência torna o processo mais adequado para as condições industriais hostis.

Outros aplicativos

A energia renovável, bem como os equipamentos médicos e as telecomunicações, também utilizam a fundição sob pressão de alta pressão. O processo oferece soluções confiáveis e econômicas na forma de estruturas de painéis solares e carcaças médicas. Ele é tão versátil que continua sendo uma tecnologia central em vários setores.

Comparação pessoal com outros métodos de fundição

Um dos métodos de fabricação de peças metálicas é a fundição de alta pressão. Ele é comumente equiparado à fundição em areia, à fundição por gravidade e à fundição por investimento. Os processos têm suas vantagens e desvantagens, com base no custo, na precisão e no volume de produção.

Fundição em areia

A fundição em areia é uma forma de fundição muito antiga e a mais barata. Ela se aplica à produção de pequenos volumes e a componentes extremamente grandes. No entanto, é menos precisa do que a fundição sob pressão de alta pressão. O acabamento da superfície é mais grosseiro e é um processo muito lento. Quando são necessários contornos fortes e superfícies polidas, usa-se a fundição sob pressão de alta pressão.

Fundição sob pressão por gravidade

A fundição por gravidade envolve a aplicação da gravidade em vez de alta pressão para preencher o molde. O resultado desse processo são boas propriedades mecânicas das peças que são fortemente formadas. No entanto, ele é lento e não é adequado para paredes finas ou formas extremamente complicadas. A fundição sob pressão é mais rápida em termos de tempo de ciclo e tem mais flexibilidade de projeto, o que é mais adequado para a produção em massa.

Fundição por revestimento

A fundição por cera perdida também é conhecida como fundição de investimento, que é muito detalhada e precisa. Ela é capaz de produzir componentes com formas complicadas e acabamentos suaves. No entanto, a fundição por cera perdida é mais cara por peça e é mais lenta em comparação com a fundição sob pressão. A fundição sob pressão ainda é mais barata no caso de produção de alto volume.

Comparação final

A fundição sob pressão é a opção mais adequada para a produção em larga escala em comparação com esses métodos. É também um dos processos de fundição mais valiosos da produção moderna e combina velocidade, precisão e custo-benefício.

A fundição sob pressão é a mais adequada em comparação com essas opções quando é necessário produzir grandes volumes com velocidade, perfeição e baixos custos.

O futuro da fundição sob pressão

A tecnologia de fundição sob pressão está sendo aprimorada. A robótica e a automação estão acelerando o processo de produção e tornando-o mais previsível. Novas ligas estão sendo produzidas em peças mais leves e resistentes. A sustentabilidade também é um ponto forte. A fundição sob pressão de alumínio e zinco está sendo reciclada. Máquinas eficientes estão minimizando os efeitos ambientais.

Com esses avanços, a fundição sob pressão continuará a ser um dos processos de fabricação nos próximos anos.

Resumo

Um dos métodos mais eficazes de fabricação de peças metálicas é a fundição sob pressão. Isso é feito por meio da injeção de metal fundido em um molde de metal sob alta pressão. Isso forma elementos sólidos, precisos e detalhados em um período muito curto. É comumente aplicado em qualquer setor em que sejam necessárias peças de alta qualidade em grandes quantidades.

O processo de fundição sob pressão em alta pressão envolve uma série de etapas. Para começar, a matriz é lubrificada e preparada. O metal fundido, por exemplo, alumínio, zinco ou magnésio, é então injetado na matriz em alta velocidade. Depois que a peça esfria e se solidifica, ela é ejetada, cortada e finalizada. A automação é utilizada na fábrica moderna para garantir que esse processo seja rápido, repetível e econômico.

Diversos materiais são aplicados em relação à sua aplicação. A força leve e a resistência à corrosão são oferecidas pela fundição sob pressão de alumínio. A fundição sob pressão de zinco é usada para proporcionar finura em peças pequenas e é duradoura. Para baixo peso crítico, o método de fundição sob pressão de magnésio é a melhor opção. A boa resistência ao desgaste e a condutividade também podem ser obtidas com o uso de ligas de cobre.

A fundição sob pressão é necessária em motores automotivos e em caixas eletrônicas. Será um processo de produção forte e sustentável no futuro, com o desenvolvimento de tecnologias e reciclagem.

Perguntas frequentes

Aplicação da fundição sob pressão de alta pressão?

As peças de metal são fabricadas com alta precisão e resistência por meio da fundição sob pressão. São usadas nos setores automobilístico, aeroespacial, eletrônico e de máquinas. São carcaças de motores, suportes, dissipadores de calor e gabinetes para produtos de consumo.

Quais materiais metalúrgicos são empregados na fundição sob pressão de alta pressão?

Os metais mais comuns são o alumínio, o zinco e o magnésio. O alumínio é duro e resistente à corrosão, o zinco pode ser fabricado com detalhes mais finos e o magnésio é leve. As ligas de cobre são usadas em aplicações especiais.

Qual é a diferença entre a fundição sob pressão de alta pressão e a fundição sob pressão de baixa pressão?

Na fundição de alta pressão, o metal fundido é derramado sob extrema pressão no molde. Isso faz com que ela economize tempo e seja precisa. Na fundição sob pressão de baixa pressão, a baixa pressão faz com que o metal fundido preencha o molde. Esse processo é mais lento, mas causa menos porosidade de gás e aprimora as propriedades mecânicas.

A fundição sob alta pressão é um processo caro?

O ferramental e as matrizes originais são caros. No entanto, uma vez que as matrizes tenham sido fabricadas, isso é bastante econômico quando se trata de grandes quantidades de produção. Em pequenas quantidades, outros métodos de fundição podem ser mais econômicos.

Há seções grandes que podem ser feitas por fundição sob pressão?

As peças de tamanho pequeno e médio são melhor produzidas por fundição sob pressão de alta pressão. Peças grandes são difíceis de fabricar devido às limitações de tamanho da máquina e da matriz. Componentes de grandes dimensões podem ser melhor fabricados com outros métodos de fundição.