Fundição sob pressão

Fundição sob pressão: um mergulho profundo no processo, tipos e por que o usamos

Fundição sob pressão é um daqueles termos de fabricação que você ouve constantemente na indústria. Basicamente, é um método utilizado para produzir peças metálicas com altíssima precisão, geralmente contando com ligas específicas de fundição sob pressão. Neste post, vamos dar uma boa olhada no que esse processo realmente envolve, detalhar as diferentes maneiras como ele pode ser feito e descobrir por que tantos fabricantes o preferem a outras opções disponíveis.

Então, o que exatamente é fundição sob pressão?

Quando as pessoas perguntam "o que é fundição sob pressão", a resposta mais simples é que é umafundição de metaltécnica que depende de matrizes de metal – que são basicamente moldes reutilizáveis ​​– para moldar o produto final. O conceito central é bastante simples: você pega o metal fundido, despeja-o ou injeta-o nessas matrizes de aço e depois deixa-o ali até solidificar. Depois que o metal voltar a ser sólido, você retira a peça do molde, faz um pouco de limpeza e ela está pronta para uso.

Principalmente, quando falamos sobre fundição sob pressão, estamos falando de metais não-ferrosos. Estamos analisando materiais como alumínio, zinco, magnésio e várias ligas desses metais. Dito isso, é possível utilizar outros metais desde que tenham pontos de fusão semelhantes, mas os citados são os mais comuns.

Se você pensar bem, a fundição sob pressão é, na verdade, muito semelhante à moldagem por injeção. A principal diferença é apenas o material. A moldagem por injeção geralmente lida com plástico fundido, enquanto a fundição sob pressão lida com metal fundido (ou às vezes pó de metal com ligantes). Como estamos lidando com metal aqui, o processo requer naturalmente temperaturas muito mais altas e pressões significativamente mais altas. É por isso que os moldes (matrizes) devem ser feitos de aço de alta-resistência; eles precisam ser fortes o suficiente para lidar com esse tipo de estresse. Moldes de plástico podem ser feitos de material mais barato, mas para metal, você precisa de aço-resistente.

Onde usamos fundição sob pressão?

Você vê peças fundidas-em todos os lugares em vários setores. É muito comum coisas como:

• Carros e caminhões:Coisas como blocos de motores, caixas de transmissões e até mesmo aros de rodas costumam ser-fundidos sob pressão.
• Eletrônica:Se você olhar a caixa do seu laptop, smartphone ou câmera, há uma boa chance de que tenha sido feita dessa forma.
• Eletrodomésticos:Coisas simples como suportes, alças de geladeiras ou dissipadores de calor.
• Máquinas Voadoras:A indústria aeroespacial utiliza-o para vários acessórios e peças de aeronaves.
• Equipamento de fábrica:Bombas industriais, corpos de válvulas e gabinetes-para serviços pesados.

Dividindo o processo de fundição sob pressão

A mecânica real do processo pode mudar um pouco dependendo do metal que você está usando ou do que a peça final precisa fazer. Por exemplo, às vezes o metal é simplesmente derramado por gravidade, e outras vezes é atirado sob alta pressão.

Mas de um modo geral, se olharmos para um ciclo típico, normalmente envolve seis etapas principais:

1. Criando o Molde

Em primeiro lugar, você precisa de um molde. Nesta indústria, o molde é uma matriz de metal que possui um espaço oco em seu interior com o formato exato da peça que você deseja fazer. Hoje em dia, os engenheiros usam softwares sofisticados como CAD e CFD para projetar essas coisas. Eles executam simulações para verificar vazões, temperatura e como o calor será dissipado, apenas para ter certeza de que tudo funcionará antes de realmente construí-lo.

Uma vez que o projeto esteja bom, os fabricantes de ferramentas cortam o molde de aço usando máquinas CNC. Esta é uma etapa supercrítica. Se você gastar tempo fazendo um molde de{2}}qualidade realmente alta, você evitará muitas dores de cabeça mais tarde, como superfícies ruins ou peças que não preenchem completamente.

2. Preparando o molde

Antes de começar a fundir, você deve preparar o molde. Isso geralmente envolve duas metades: um lado fixo e um lado móvel. Você tem que limpar o molde e aquecê-lo. Depois, você borrifa o interior com um lubrificante. Esse lubrificante é importante porque ajuda a controlar a temperatura, evita que o metal grude e facilita a retirada da peça posteriormente. Depois de lubrificada, a máquina prende as duas metades com muita força.

3. Injetando o Metal

Agora vem o evento principal. Você precisa preencher esse molde com metal fundido. Você pode fazer isso comFundição por gravidade, onde você simplesmente coloca o metal e deixa a gravidade fazer o trabalho. Ou você pode usarFundição sob pressão-de alta pressão. É aqui que você injeta o metal a pressões de 100 a 1.800 bar. O método de alta-pressão geralmente é melhor se você quiser paredes finas, formas complexas e um acabamento mais liso, porque a pressão força o metal em cada pequena fenda.

4. A fase de resfriamento

Depois que o metal estiver dentro, você terá que esperar. A fase de resfriamento consiste em deixar o metal solidificar. Você tem que controlar isso com cuidado porque se esfriar muito rápido ou muito devagar, você pode bagunçar a estrutura interna do metal. Basicamente, você só precisa esperar até que esteja sólido o suficiente para se mover.

5. Ejeção (remoção da peça)

Assim que a peça estiver sólida, a máquina desprende as metades do molde. Em seguida, os pinos ejetores (que estão embutidos no molde) empurram a peça fundida para fora. Isso pode ser feito manualmente, mas geralmente as máquinas fazem isso automaticamente.

6. Toques finais

Mesmo depois que a peça acabou, você ainda não terminou. Geralmente você tem metal extra anexado - como os "corredores" ou "sprues" onde o metal entrou no molde. Você tem que cortá-los. Normalmente, essa sucata é jogada de volta na fornalha para ser derretida novamente. Às vezes, a peça precisa ser lixada ou usinada para ficar perfeita, mas muitas vezes ela fica muito boa assim que sai do molde.

Os diferentes tipos: câmara quente vs. câmara fria

Existem algumas maneiras de fazer fundição sob pressão, mas as duas grandes que você realmente precisa conhecer sãoCâmara QuenteeCâmara Fria.

Fundição sob pressão de câmara quente

Nesta configuração, o forno é realmente construídodentroa máquina. É chamada de “câmara quente” porque o metal é mantido quente ali mesmo na máquina. Existe um sistema "pescoço de ganso" que alimenta o metal na matriz. Como o metal já está ali, derretido e pronto, esse processo é muito rápido. Os ciclos podem ser super rápidos, o que os torna ótimos para produção em massa. O problema: você não pode superaquecê-lo ou danificará os componentes da máquina. Portanto, isso é usado principalmente para metais com pontos de fusão mais baixos, como zinco, chumbo ou magnésio.

Fundição sob pressão em câmara fria

Isto é para metais que derretem em temperaturas muito mais altas, como alumínio ou cobre. Você não pode derretê-los dentro da máquina de fundição porque isso danificaria o mecanismo de injeção. Em vez disso, você derrete o metal em uma fornalha separada próxima. Em seguida, um trabalhador (ou um braço robótico) usa uma concha para recolher o metal fundido e despejá-lo no cilindro de injeção da máquina (a “câmara fria”). Em seguida, um pistão hidráulico o enfia na matriz. É um processo mais lento que o método de câmara quente, mas é necessário se você quiser peças feitas de materiais mais resistentes, como ligas de alumínio.

Por que os fabricantes gostam de fundição sob pressão? (Os benefícios)

A fundição sob pressão não é nova, mas ainda é uma das favoritas no mundo da manufatura. Aqui está porque as pessoas persistem:

• Formas complexas são fáceis:Você pode fazer peças realmente complexas com este método. Por causa da alta pressão, o metal pode preencher paredes muito finas que outros métodos de fundição simplesmente não conseguem suportar.
• Ótimo para produção em massa:Depois de ter o molde, você pode bombear as peças com uma rapidez incrível. É altamente eficiente para fabricar milhares ou milhões do mesmo item.
• Moderno e de alta-tecnologia:Funciona bem com automação, robôs e software de design moderno. Ele se encaixa perfeitamente em uma fábrica-de alta tecnologia.
• Barato a longo prazo:Claro, a máquina e o molde custam muito antecipadamente. Mas o custopor parteé super baixo quando você está produzindo volumes altos. É uma das maneiras mais baratas de operar se você estiver fazendo muitas coisas.
• Acabamento suave:As peças geralmente ficam muito boas. Muitas vezes você não precisa polir ou lixar muito, o que economiza tempo e dinheiro.

Não é perfeito (as limitações)

É claro que a fundição sob pressão também tem suas desvantagens. É importante ser realista sobre o que não pode ser feito.

• Caro para começar:O maior obstáculo é o custo inicial. Fazer o molde (as ferramentas) é muito caro. Se você precisar fazer apenas 50 peças, não use fundição sob pressão. Só vale a pena se você estiver ganhando milhares.
• Bolhas e porosidade:Como você está atirando metal tão rápido, pode ocorrer turbulência, que retém bolhas de ar dentro do metal. Os engenheiros tentam consertar isso com um bom projeto de molde, mas é sempre um risco.
• Limites de tamanho:Você não pode fazer peças enormes com isso. Há um limite para o tamanho que as matrizes e as máquinas podem atingir. Se você precisar de um tubo de metal gigante, provavelmente precisará de um método diferente, comofundição centrífuga.

Resumindo

Resumindo, a fundição sob pressão é essencialmente uma força motriz da fabricação moderna. Ele nos permite criar peças metálicas complexas, leves e fortes sem muitos problemas. Ele supera métodos mais antigos, como fundição em areia, quando se trata de velocidade e acabamento superficial, e é por isso que é a opção-para coisas como peças de alumínio para automóveis.

Embora o alto custo inicial e os limites de tamanho signifiquem que não é para todos, para a produção em massa é difícil de superar. À medida que a tecnologia melhora, com mais automação e melhores simulações, a fundição sob pressão só se tornará mais eficiente.

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