O que é fundição por gravidade? Principais percepções para os fabricantes

Nos dias modernos de fabricação, a fundição de metal é muito importante quando se trata de produzir componentes com geometrias complexas de alta qualidade. Entre as formas mais eficientes de fazer isso está a fundição por gravidade. Esse processo é uma combinação de precisão, eficiência e economia; portanto, é a solução preferida de setores como o automotivo, aeroespacial e de equipamentos industriais. Em essência, a fundição sob pressão por gravidade envolve o uso da força da gravidade para preencher um molde de metal sem a necessidade de usar equipamentos de alta pressão, o que torna o processo não complexo em sua configuração. Se você é estudante de engenharia, gerente de produção ou apenas interessado em tecnologias de fundição, aprender sobre fundição por gravidade é fundamental para adotar uma visão geral da produção de metal.

Os princípios básicos da fundição de alumínio por gravidade, como ela é feita, fatores importantes como temperatura e tempo, o tipo de material usado, bem como suas vantagens e desvantagens, além de aplicações comuns, são abordados neste artigo.

Como funciona a fundição de alumínio por gravidade?

A fundição de alumínio por gravidade é um processo de fundição de molde permanente comumente aplicado na fabricação de peças metálicas de alumínio não ferroso. A fundição de alumínio por gravidade envolve o derramamento de metal de alumínio fundido em um molde de metal reutilizável apenas pela influência da gravidade. Sem a fundição sob pressão de alta pressão, que usa pressão de milhares de psi para comprimir o metal no molde, a fundição por gravidade usa apenas as forças gravitacionais naturais, permitindo que a liga de metal fundido flua para as cavidades do molde sem restrições.

A seguir, o processo típico que envolve essa atividade:

1. Pré-aquecido a cerca de 150-300° C para evitar choque térmico e promover o fluxo suave do metal, o molde de metal (geralmente feito de ferro fundido ou aço) é empurrado em direção ao molde de metal.
2. A matriz é coberta com um lubrificante feito de cerâmica ou grafite para garantir que o metal fundido não grude nela.
3. O metal fundido (na forma de alumínio, magnésio ou liga de cobre), aquecido a cerca de 650-750°C (dependendo do tipo de material), é despejado na matriz.
4. O metal derretido é empurrado para dentro da cavidade da matriz por meio de um jito e ocupa todo o molde sob o efeito da gravidade.
5. A matriz faz com que a peça fundida se solidifique dentro dos limites de 20 a 90 segundos, dependendo do tamanho e do material.
6. Em seguida, a matriz é aberta e o produto é ejetado manualmente ou removido da matriz.
7. Antes que o produto chegue ao seu acabamento, o excesso de material dos canais e sprues é cortado.

Como o processo envolve o uso da gravidade e não da pressão mecânica, a configuração do equipamento é simplificada e os custos de manutenção e de ferramentas geralmente são menores.

Processo passo a passo de fundição sob pressão por gravidade

A técnica de fundição por gravidade é popular por sua facilidade de repetição e também é capaz de produzir metal de alta qualidade com tolerâncias rígidas. Ao contrário da fundição sob pressão de alta pressão, ela aplica somente a força da gravidade e preenche a cavidade do molde, tornando todo o processo mais econômico e mecanicamente menos complicado.

Abaixo está um guia passo a passo sobre como a fundição de alumínio por gravidade é feita em uma configuração comum:

1. Preparação do molde

O processo inicial da fundição por gravidade de alumínio consiste na preparação do molde, também conhecido como matriz. Geralmente, utiliza-se aço ou ferro fundido na fabricação desses moldes, que são destinados a usos repetidos. O molde é limpo adequadamente depois que qualquer metal pode ser derramado, de modo a remover quaisquer resíduos deixados por fundições anteriores.

Após a limpeza, o molde é pré-aquecido a uma temperatura entre 150°C e 300°C. O pré-aquecimento evita que a liga de alumínio fundido seja resfriada muito rapidamente ao entrar em contato, causando defeitos como fechamento a frio ou preenchimento inadequado. Um agente desmoldante, geralmente um revestimento à base de grafite ou cerâmica, é aplicado à superfície interna do molde. Isso tem duas funções: garantir que a liga de alumínio fundido não grude no molde e ajudar a obter um acabamento mais suave no produto final.

2. Fusão de liga de alumínio

A preparação do molde é seguida pela fusão da liga metálica selecionada. As quantidades de ligas metálicas são colocadas em um forno e derretidas até a temperatura de vazamento, que depende da liga. Por exemplo, os pontos de fusão das ligas de alumínio geralmente estão na faixa de 650°C a 750°C, enquanto as ligas à base de cobre podem exigir pontos de fusão entre 900°C e 1100°С.

É de extrema importância fornecer um controle preciso sobre a temperatura de fusão. O superaquecimento pode aumentar a oxidação ou a absorção de gás, enquanto o subaquecimento pode resultar no preenchimento incompleto dos moldes ou em propriedades mecânicas ruins.

3. Derramamento do metal fundido liga

Quando a temperatura correta de fusão é atingida, o metal fundido é despejado no molde pré-aquecido. Na fundição por gravidade, não há aplicação de nenhuma força mecânica ou mesmo pressão. A gravidade faz com que as ligas de alumínio fluam por meios naturais para a entrada da cavidade do molde por meio de um conjunto de canais e portas.

Essa etapa precisará de um vazamento lento e controlado para não criar turbulência, que pode reter gases e causar porosidade na fundição. Em alguns sistemas avançados, existe a possibilidade de inclinar o molde muito lentamente durante o vazamento - a fundição por gravidade inclinada para criar um fluxo de metal suave e uniforme.

4. Preenchimento da cavidade do molde

Quando o metal fundido penetra no molde, ele preenche todas as partes da cavidade sob a forma do molde. O projeto do molde é muito importante nesse ponto. Os sistemas de passagem adequadamente projetados distribuirão o metal para evitar turbulência, pontos frios ou áreas com possível encolhimento.

Como apenas a gravidade é usada para o fluxo de metal, é necessário que o metal seja derramado na velocidade e na temperatura adequadas. A falta de controle do fluxo pode causar defeitos como preenchimentos incompletos ou cold shuts - locais onde duas frentes de metal se tocam, mas não se fundem.

5. Solidificação e resfriamento

Depois que a cavidade é preenchida, a liga metálica fundida começa a esfriar e a se tornar sólida. O tempo de resfriamento depende do tamanho e da complexidade da fundição, bem como do tipo de metal usado. Por exemplo, peças pequenas de alumínio podem se solidificar em 20 a 30 segundos, enquanto peças grandes ou mais grossas podem levar de 60 a 90 segundos ou mais.

Na maioria dos casos, a matriz é resfriada a água para ajudar no controle da taxa de resfriamento. O resfriamento controlado melhora a estrutura do grão e as tensões internas e as reduz, tornando as peças fundidas mais fortes e confiáveis.

6. Abertura da matriz e remoção da peça

O molde é aberto após a solidificação da liga de alumínio. Dependendo do projeto, a peça fundida pode ser removida manualmente ou ejetada por meio da pressão fornecida pelos pinos ejetores mecânicos incorporados ao molde. Como a fundição de grau utiliza uma matriz metálica, o molde pode ser reutilizado por milhares de ciclos e, portanto, o processo é econômico para execuções de médio a alto volume.

Por mais que a remoção da peça tenha que ser feita, deve-se tomar cuidado para garantir que a peça fundida ou o molde não sejam danificados. Nesse ponto, a peça fundida ainda deixou o excesso de material das corrediças e portões, que deverá ser removido na próxima etapa.

7. Corte e acabamento

A fundição extraída tende a envolver metal extra, que é anexado ao sprue e ao sistema de gating. Esse material é cortado mecanicamente por meio de uma serra, tesoura ou ferramentas de esmerilhamento. Outras operações de acabamento podem incluir rebarbação, jateamento, usinagem ou tratamento térmico, conforme o caso, para a especificação do produto.

O objetivo desse estágio é refinar a aparência da peça fundida, aumentar a precisão dimensional e prepará-la para sua função final ou para o trabalho de montagem.

8. Inspeção e controle de qualidade

O último processo do método de fundição por gravidade é a inspeção. Os defeitos de superfície, as tolerâncias dimensionais e as falhas internas das peças fundidas são testados de forma confiável. As inspeções visuais são realizadas primeiro e, dependendo do que for necessário, são seguidas por outras técnicas mais avançadas, como:

• O teste de raios X é solicitado para identificar a porosidade interna ou o encolhimento.
• Rachaduras na superfície usando o teste de penetração de corante.
• Teste ultrassônico para consistência estrutural
• Teste de pressão, especialmente para os componentes de manuseio de fluidos

Somente as peças fundidas que passaram por todas as verificações de qualidade são liberadas para uso ou entrega aos clientes. As peças rejeitadas geralmente são fundidas e recicladas, reduzindo assim o desperdício de materiais.

Tipos de fundição sob pressão por gravidade

A fundição por gravidade é um processo versátil que vem em várias formas, visando atender a diferentes geometrias de peças, materiais e produção com várias necessidades. Embora a essência da ideia - preencher um molde de metal com a ajuda da gravidade - seja preservada, o processo de fundição por gravidade tem tipos específicos, ou melhor, métodos que diferentes fabricantes aplicam para atender a uma determinada aplicação.

1. Molde permanente de fundição sob pressão por gravidade

Essa é a fundição por gravidade mais típica. A produção de grandes volumes com o mesmo componente é feita usando um molde de metal reutilizável (principalmente em aço ou ferro fundido). O molde é pré-aquecido e, em seguida, é aplicado com um agente desmoldante e preenchido com metal fundido. A peça é então extraída do molde após a solidificação, onde é reciclada.

Aplicativos: Componentes de automóveis, conexões de tubulações e carcaças de bombas

Vantagens: Alta precisão dimensional, bom acabamento de superfície e molde de longa vida útil

2. Fundição sob pressão por gravidade inclinada

Nesse método, o molde é inclinado lentamente durante o processo de vazamento. Isso permite que o metal fundido preencha a cavidade do molde de forma lenta e uniforme, de modo a evitar turbulências e chances de aprisionamento de gás ou de fechamento a frio.

Aplicativos: Componentes de paredes finas ou peças sujeitas a aprisionamento de ar

Vantagens: Maior solidez interna, melhor superfície e menor ocorrência de defeitos

3. Fundição sob pressão por gravidade de baixa pressão (híbrida)

Tecnicamente, essa é uma categoria separada, embora alguns possam considerá-la como uma variante em que uma baixa pressão de gás (geralmente de 0,7 a 1,5 bar) é aplicada ao metal fundido para empurrá-lo suavemente para dentro da matriz. Ela agrega os benefícios da simplicidade da fundição por gravidade, bem como alguns benefícios do controle de pressão.

Aplicativos: As rodas e os componentes estruturais dos veículos também são fundidos com alta integridade.

Vantagens: Controle aprimorado do fluxo de metal, melhores propriedades mecânicas

4. Fundição por gravidade assistida por núcleo de areia

O método envolve o uso de núcleos de areia que são inseridos no molde de metal, onde é possível formar as cavidades internas ou os rebaixos que nunca seriam possíveis de criar usando apenas um molde de metal sólido.

Aplicativos: Componentes complexos do motor, corpos de válvulas

Vantagens: Permite a fabricação de peças avançadas enquanto desfruta da vida útil prolongada de um molde permanente. 

Tabela: Tipos de fundição sob pressão por gravidade

Materiais aplicados na fundição sob pressão por gravidade 

A fundição por gravidade é um dos processos mais comuns de fundição em molde permanente; é aplicada principalmente em ligas não ferrosas. Os materiais envolvidos nesse processo devem ter alta fluidez, pontos de fusão moderados e excelente capacidade de fundição, de modo que o metal fundido possa funcionar sem defeitos, preenchendo a cavidade do molde. Como a fundição por gravidade aplica somente a gravidade para preencher o molde sem pressão externa, a seleção do material é um fator ainda mais crítico para atingir a precisão dimensional, a qualidade da superfície e a resistência. Os principais materiais usados durante a fundição por gravidade incluem;

Ligas de alumínio

O alumínio é o material mais comumente usado no processo de fundição por gravidade devido às suas propriedades de leveza, propriedades excepcionais de resistência à corrosão e facilidade de fundição. As ligas de alumínio típicas incluem A356, AlSi12 e A319. Essas ligas oferecem uma boa combinação de resistência, ductilidade e condutividade térmica, o que as torna adequadas para peças automotivas, como blocos de motor, cabeçotes de cilindro, carcaças de transmissão e outras peças estruturais.

As ligas de alumínio usadas para fundição por gravidade normalmente derretem em uma faixa de temperatura entre 660°C e 750°C. O alumínio fundido flui suavemente para o molde de metal e esfria rapidamente, formando uma estrutura densa e de granulação fina. Eles também podem ser fornecidos com tratamento térmico T5 ou T6, o que melhora o desempenho mecânico. A fundição por gravidade em alumínio proporciona alta precisão dimensional, bom acabamento de superfície e longa vida útil quando a matriz é bem mantida.

Ligas à base de cobre

A fundição por gravidade também é possível com ligas de cobre, especialmente bronze e latão. Esses materiais são aplicados onde é necessária alta resistência ao desgaste, excelente resistência e excelente condutividade térmica/elétrica. Por exemplo, as peças fundidas de bronze são usadas em áreas como hélices marítimas, carcaças de bombas e rolamentos, enquanto as de latão são usadas em áreas como acessórios de encanamento e ferragens decorativas.

Quando se trata de temperaturas de fusão, as ligas à base de cobre são mais altas, em uma faixa de 1000° a 1200° Celsius. Isso faz com que o material da matriz tolere o estresse térmico e espera-se que o processo de vazamento seja bem controlado para evitar defeitos de oxidação e retração. A fundição por gravidade usando ligas de cobre pode ser feita para fornecer peças resistentes com excelente serviço em condições extremas, se devidamente controlada.

Ligas de magnésio

As ligas de magnésio são incorporadas à fundição por gravidade quando o projeto de estruturas leves é uma preocupação fundamental, incluindo aplicações aeroespaciais e automotivas. Algumas das ligas comuns incluem o AZ91D, que combina um bom equilíbrio de força, capacidade de fundição e resistência à corrosão. Seu principal benefício é a baixa densidade de cerca de 1,8 g/cm³, o que significa que é o metal estrutural mais leve aplicado.

As ligas de magnésio são liquefeitas a cerca de 600°C - 650°C. Devido à alta reatividade, elas devem ser fundidas em ambientes protetores ou com a ajuda de fluxos para evitar a oxidação e a queima. No entanto, a fundição por gravidade permite que a produção de componentes de magnésio tenha um bom grau de precisão e menos desperdício em comparação com outros procedimentos de moldagem.

Ligas de zinco

Embora o zinco seja mais adequado para os processos de fundição sob pressão, ele também tem sido usado para fundição por gravidade em aplicações específicas, especificamente peças pequenas e justas com tolerâncias mais rigorosas. As ligas de zinco, como a Zamak 3 e a Zamak 5, são usadas devido ao baixo ponto de fusão (cerca de 385 °C), à boa fluidez e à replicação de detalhes finos nos moldes.

As peças fundidas por gravidade de zinco são aplicadas em produtos eletrônicos, produtos de consumo e peças mecânicas de baixa carga. A principal vantagem de usar o zinco na fundição por gravidade é a capacidade de criar bordas afiadas e características finas sem muitos processos de usinagem. Entretanto, devido à sua baixa resistência mecânica em comparação com o alumínio ou o cobre, ele só pode ser aplicado em usos não estruturais.

Ligas de alumínio enriquecidas com silício

As ligas de alumínio ricas em silício, como a AlSi12, são ideais para fundição por gravidade, pois o silício adicionado aumenta a fluidez, diminui a retração e aumenta a resistência ao desgaste. Essas ligas são amplamente empregadas em peças de motor, em membros de freio e em carcaças hidráulicas, onde a estabilidade dimensional e a resistência são importantes.

O teor de silício que se enquadra na faixa de 7-12% melhora ainda mais a capacidade da liga de preencher formas de molde complicadas sem rasgos a quente ou porosidade de gás. Essas ligas cristalizam de forma consistente, gerando menos defeitos e pouco pós-processamento.

Alternativas à fundição sob pressão por gravidade

A fundição por gravidade é uma técnica comumente aplicada na fabricação de peças metálicas de volume médio a alto com propriedades mecânicas decentes. Mas nem sempre é a melhor opção. Vários fatores, como a complexidade da peça, o acabamento superficial desejado, o custo e o volume de produção, são fundamentais para determinar o tipo de técnica de fundição. Nesses casos, os fabricantes podem recorrer ao uso de vários outros processos alternativos de fundição. A seguir, apresentamos uma análise detalhada das principais alternativas à fundição por gravidade e seus pontos fortes e fracos e aplicações usuais.

Fundição em areia

O método de fundição mais tradicional e flexível é a fundição em areia. Ele incorpora o trabalho com a cavidade do molde por meio da preparação de uma mistura de areia para moldá-la, geralmente ligada por argila ou aglutinantes químicos. Um padrão, geralmente feito de madeira ou metal, é empregado para moldar o molde de areia. Após a formação do molde, o metal fundido é colocado na cavidade.

Esse processo é especialmente bom para volumes de produção baixos a médios, peças grandes ou peças com estruturas geométricas internas complexas que não poderiam ser facilmente obtidas no metal sólido. A fundição em areia é relativamente mais barata em relação ao custo de ferramental e, portanto, adequada para protótipos ou pedidos personalizados.

No entanto, a fundição em areia resulta em um acabamento irregular e em uma precisão de dimensionamento inferior quando comparada à fundição por gravidade. O molde é destruído após cada uso e, por isso, o tempo de produção e o desperdício de material se tornam mais altos para execuções de alto volume. No entanto, a fundição em areia é uma opção flexível quando o custo das configurações é de baixa prioridade.

Fundição sob pressão

A fundição sob alta pressão (HPDC) emprega a injeção de metal fundido em um molde de aço sob alta pressão, ou seja, entre 600 e 1.200 bar (1 pressão). Esse método possibilita a criação de formas complexas com grande precisão dimensional e qualidade da superfície em alta velocidade.

O HPDC é particularmente útil na fabricação de peças de paredes finas, que não poderiam ser fundidas com a tecnologia de gravidade apenas. Essa é uma prática comum nos setores automotivo, eletrônico e de eletrodomésticos. Os tempos de ciclo curtos e os altos níveis de recursos automatizados o tornam econômico para a produção de volumes muito altos.

As principais desvantagens em comparação com a fundição por gravidade são o ferramental proibitivamente caro e a propensão ao aprisionamento de gás, que pode resultar em porosidade no produto final fundido. Além disso, por causa da alta pressão, o processo geralmente se restringe a componentes menores e pode não ser utilizável para peças maiores ou mais grossas.

Fundição sob pressão de baixa pressão

A fundição sob pressão de baixa pressão (LPDC) é uma versão modificada da fundição por gravidade. Em vez de simplesmente despejar o metal fundido no molde, uma pressão positiva (entre 0,7 e 1,5 bar) é aplicada na câmara do forno, fazendo com que o metal fundido suba até o molde por meio de um tubo chamado tubo de elevação.

Esse método oferece mais controle sobre o fluxo de metal e minimiza o risco de porosidade do gás. Ele é comumente aplicado em aplicações que exigem peças de alta integridade, como no caso de rodas automotivas e peças estruturais de alumínio. O LPDC também resultará em melhores qualidades mecânicas e taxas de refugo em comparação com a fundição por gravidade.

No entanto, esse maior controle tem seu preço. A tecnologia é mais complicada e cara, e o processo é mais longo. Mesmo sob essas condições, o LPDC é frequentemente selecionado quando é necessária uma melhor qualidade de fundição e integridade interna.

Fundição centrífuga

A fundição centrífuga envolve a rotação do molde em alta velocidade e o derramamento de metal fundido nele. As forças centrífugas forçam o metal com força contra as paredes do molde, o que ajuda a reduzir a porosidade e a criar uma estrutura de granulação extremamente fina.

Essa técnica é adequada para peças cilíndricas ou tubulares, ou seja, tubos, anéis e buchas. Devido à cristalização direcional e à constituição densa, as peças formadas tendem a ter altas propriedades mecânicas e baixas propriedades de desgaste.

A fundição centrífuga, no entanto, tem restrições significativas quanto à geometria da peça - ela só pode ser usada quando se trata de formas simétricas, e é difícil implementar características internas complexas. A configuração inicial e o equipamento também são bastante especializados, o que prova ser uma barreira para algumas das operações. Entretanto, no caso de peças redondas e de alto desempenho, a fundição centrífuga é uma boa opção em comparação com a fundição por gravidade.

Fundição por revestimento (fundição por cera perdida)

A fundição por cera perdida é um processo que consiste em criar uma forma de cera da peça a ser produzida, aplicar uma cerâmica (revestimento) e derreter a cera para deixar uma cavidade. Em seguida, o metal quente é derramado nessa cavidade para produzir a peça final.

Esse processo é muito valioso devido à sua capacidade de fabricar peças muito intrincadas e detalhadas com um formato quase líquido. É perfeito para componentes de tamanho relativamente pequeno a médio que tenham necessidades de alta precisão dimensional e características estéticas de um acabamento de superfície de qualidade, como lâminas de turbina, componentes aeroespaciais e joias.

Em comparação com a fundição por gravidade, a fundição por cera perdida tem uma taxa de produção mais lenta e um alto custo por peça, especialmente quando o volume é grande. Os moldes também são descartáveis e têm etapas maiores. Entretanto, para peças complicadas que não podem ser feitas por meio da fundição por gravidade, a fundição por cera perdida é normalmente a melhor opção.

Quando usar alternativas?

A escolha da melhor alternativa ao processo de fundição por gravidade depende das necessidades da peça e das condições de produção. Por exemplo, a fundição em areia é ideal para peças únicas ou grandes e pesadas. A fundição sob pressão é apropriada para a produção em larga escala, onde há necessidade de detalhes grosseiros. A fundição sob pressão de baixa pressão é perfeita se os objetivos exigirem maior integridade interna. A fundição centrífuga é imbatível quando se trata de peças redondas, enquanto a fundição de investimento é mais adequada para itens complexos e muito precisos.

Com cada método, você terá um conjunto diferente de compensações no que diz respeito a preço, ferramentas, velocidade e qualidade da peça. Ao fazer isso, a decisão geralmente está no equilíbrio desses fatores, com a função e o aspecto estético do produto acabado.

Parâmetros do processo: Temperatura, pressão e tempo 

Vários parâmetros técnicos afetam o sucesso da fundição por gravidade:

1. Temperatura de derramamento

Normalmente, esse valor é de 650 a 750 °C para ligas de alumínio. O excesso de vazamento a quente pode causar aprisionamento de gás e porosidade. Se estiver muito frio, o metal pode não entrar totalmente no molde.

2. Temperatura do molde

Os moldes da matriz são normalmente aquecidos a 150 - 300 °C. O molde pré-aquecido garantirá que o metal não se solidifique muito cedo e que o fluxo de metal se torne mais suave.

3. Tempo de resfriamento

É necessário permitir que o metal se solidifique antes de ser removido após o vazamento. Os tempos de resfriamento variam de acordo com a liga e a geometria da peça, mas normalmente ficam entre 20 e 90 segundos.

4. Somente por gravidade (sem pressão externa)

A fundição por gravidade não usa nenhuma força externa em comparação com a fundição sob pressão. Essa simplicidade reduz os custos e o desgaste do equipamento.

5. Lubrificação e revestimento

As superfícies das matrizes são lubrificadas para facilitar a liberação e o acabamento da superfície. Alguns dos revestimentos típicos incluem nitreto de boro e suspensões de grafite.

Esses três parâmetros precisam ser muito bem controlados para otimizar peças fundidas de alta qualidade com deficiências mínimas, como porosidade, retração e cortes a frio.

Aplicações da fundição sob pressão por gravidade 

A fundição por gravidade é uma das práticas populares de fundição de metal que encontrou ampla aplicação em diversos setores devido à sua capacidade de produzir peças precisas, duradouras e complexas a partir de metais não ferrosos. O processo oferece alta repetibilidade, propriedades mecânicas adequadas e controle dimensional rigoroso, o que torna o processo adequado para aplicações estruturais e funcionais. Abaixo estão os principais setores e alguns exemplos em que a fundição por gravidade é usada de forma crítica.

1. Setor automotivo

O setor automotivo é um dos maiores consumidores de componentes fundidos por gravidade. A técnica é perfeita para a fabricação de peças que precisam apresentar força, resistência ao calor e estabilidade dimensional.

Os principais aplicativos incluem:

• Cabeças de cilindro e blocos de motor
• Pinças de freio e cilindros mestres
• Suportes de suspensão e braços de controle
• Carcaças de transmissão

A fundição por gravidade permite a criação de geometrias complexas com superfícies internas lisas, o que é muito importante para o transporte eficiente de fluidos em motores e freios. Os componentes operam em temperaturas que variam entre 90 e 120 °C, mas a resistência do material é uma das principais preocupações do projeto.

2. Aeroespacial e aviação

A redução de peso e a confiabilidade são importantes em aplicações aeroespaciais. A fundição por gravidade é usada para peças que precisam ser leves e, ao mesmo tempo, duráveis, sem comprometer a resistência dimensional e à fadiga.

As peças fundidas típicas do setor aeroespacial incluem:

• Suportes de montagem
• Componentes do compartimento
• Sistemas de dutos de ar
• Tampas do motor

As ligas de alumínio e magnésio são comumente selecionadas para as peças aeroespaciais devido à sua alta relação resistência/peso. As peças fundidas precisam suportar cargas atmosféricas, variações de temperatura de -55°C a 125°C durante o voo e as vibrações mecânicas durante o voo.

3. Maquinário industrial

A fundição por gravidade é usada em máquinas pesadas e equipamentos industriais para produzir as peças que precisam de força e resistência ao desgaste sob maior estresse.

Os componentes comuns incluem:

• Carcaças de engrenagens
• Carcaças de bombas
• Corpos de compressores
• Manifolds

Essas peças fundidas geralmente são do tipo liga de alumínio ou bronze, sendo que alguns projetos têm variações de espessura de parede e cavidades internas complexas. As pressões de operação podem variar de 10 bar a 150 bar, dependendo do sistema.

4. Gabinete elétrico e eletrônico

A fundição por gravidade é usada na fundição de gabinetes resistentes ao calor e à corrosão para componentes elétricos e eletrônicos delicados.

Aplicações típicas:

• Carcaças de motor
• Corpos de luminárias
• Caixas de junção
• Aletas de resfriamento para dispositivos de energia

Os componentes devem proporcionar excelente dissipação de calor e estabilidade dimensional e, ao mesmo tempo, impedir a entrada de fatores ambientais, inclusive poeira e umidade. As ligas de alumínio-silício são amplamente aplicadas para esses fins devido à sua condutividade térmica e resistência à corrosão.

5. Marinha e construção naval

As aplicações marítimas exigem materiais que sejam resistentes à corrosão pela água salgada e que também suportem a exposição constante à umidade. A fundição por gravidade é usada para criar peças resistentes que operam de forma confiável nessas circunstâncias.

Os exemplos incluem:

• Carcaças de hélices
• Corpos de válvulas
• Carcaças de bombas de água
• Conexões e acoplamentos

Aqui, os materiais normalmente envolvidos são ligas de bronze e alumínio-bronze. É mais provável que essas peças fundidas sejam estanques à pressão e trabalhem em condições de alta umidade, exposição ao sal e temperaturas que variam de 5°C a 50°C.

6. Equipamentos agrícolas

Decorados com canais de resfriamento internos, os produtos fundidos por gravidade são um aspecto valioso do maquinário agrícola devido à sua resistência a elementos como choque mecânico, desgaste ambiental e exposição a fertilizantes ou ao solo.

Os componentes fundidos por gravidade incluem:

• Corpos de válvulas hidráulicas
• Tampas da caixa de câmbio
• Suportes de montagem
• Unidades de alojamento de PTOs (sistemas de tomada de força)

Essas peças geralmente trabalham em ambientes externos sob uma ampla gama de temperaturas (-20 °C a 50 °C) e precisam operar mesmo em condições de sujeira, vibração e corrosão.

7. Produtos de consumo e hardware

A fundição por gravidade também é aplicada na produção de peças decorativas e funcionais em produtos de consumo, que precisam ser resistentes e decorativas.

Os aplicativos incluem:

• Maçanetas e travas de portas
• Bases de iluminação
• Utensílios de cozinha
• Alojamentos de ferramentas

Muitas dessas peças tendem a usar ligas de zinco ou alumínio devido ao seu excepcional acabamento superficial e à capacidade de manter detalhes finos com pouca usinagem para fundição.

Versatilidade da fundição sob pressão por gravidade

A versatilidade da fundição por gravidade está na capacidade de produzir peças metálicas fortes, precisas e complexas de vários setores. Do setor automotivo e aeroespacial aos produtos marítimos e de consumo, esse processo de fundição apresenta uma solução sólida quando a integridade estrutural, o acabamento da superfície, a precisão dimensional e assim por diante são prioritários.

A aplicação de moldes de aço reutilizáveis, ligas não ferrosas, bem como o fluxo de metal alimentado por gravidade, fazem dele uma solução eficiente e confiável para as necessidades modernas de produção.

Vantagens da fundição sob pressão por gravidade

Há vários benefícios importantes no uso da fundição por gravidade:

• Melhores propriedades mecânicas: 

Como resultado da solidificação menos rápida, os grãos se tornam mais uniformes e, portanto, obtém-se alta resistência.

• Moldes reutilizáveis: 

As matrizes de metal podem ser reutilizadas por milhares de ciclos, reduzindo assim o custo por peça.

• Melhoria do acabamento da superfície: 

Ao contrário da fundição em areia, o acabamento não é apenas mais suave, mas também requer menos usinagem.

• Boa precisão dimensional: 

É possível obter tolerâncias da ordem de ±0,1 mm.

• Ecologicamente correto: 

O processo de fundição por gravidade também é sustentável devido ao fato de que os moldes empregados podem ser reutilizados e, comparativamente, há menos desperdício.

Devido a esses benefícios, muitos fabricantes preferem a fundição por gravidade a outros métodos, como a fundição em areia, quando volume e qualidade são necessários.

Limitações da fundição por gravidade

O processo de fundição por gravidade, como todos os outros processos, tem algumas desvantagens, embora seja benéfico por si só:

• Altos custos de ferramental: 

Em comparação com a fundição sob pressão, o preço das matrizes metálicas é comparativamente mais alto do que o dos moldes de areia.

• Limitado a formas simples:

Esses detalhes delicados e cortes inferiores devem ser difíceis sem um núcleo complexo.

• Tempos de ciclo mais longos: 

Tem um tempo de ciclo mais lento em comparação com a fundição de alta pressão devido ao fluxo e ao resfriamento naturais.

• Requer operação especializada: 

Os controles de temperatura e tempo são cruciais para evitar defeitos.

Essa limitação deve ser levada em consideração ao decidir usar a fundição por gravidade para uma determinada peça.

Conclusão

A fundição por gravidade é uma maneira prática, eficaz e precisa de fabricar peças de metal, especialmente em ligas não ferrosas, como alumínio e cobre. Com o uso da gravidade em vez da pressão externa, o processo apresenta alta qualidade de superfície e precisão dimensional, além de produzir um objeto estruturalmente sólido, e é por isso que esse método é popular em muitos setores.

Se você estiver fabricando peças automotivas, componentes aeroespaciais ou carcaças industriais, a fundição por gravidade oferece um resultado consistente e econômico. Por meio de um controle rigoroso de parâmetros como temperatura de vazamento, temperatura do molde e duração da configuração, os produtores poderão produzir peças fundidas altamente especificadas em termos de desempenho e confiabilidade.

Dada a crescente necessidade de peças metálicas leves, resistentes e ecologicamente corretas, a fundição por gravidade é uma tecnologia vital no paradigma de fabricação contemporâneo.