O que é fundição sob pressão de alta pressão?

Como funciona

A fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) é um processo de fabricação em que o metal fundido é forçado para dentro de uma cavidade do molde sob pressão hidráulica significativa. O metal preenche a matriz em alta velocidade e é mantido ali por uma prensa-forte até que a solidificação seja concluída. Depois que a peça fundida esfria, a matriz se abre e a peça é ejetada. O dado então fecha novamente para o próximo ciclo. O ferramental em si consiste em dois blocos de aço endurecido que formam a geometria da cavidade quando fixados entre si.

Origens do Processo

A fundição sob pressão apareceu pela primeira vez em meados de{2}}1800 na indústria gráfica. Os impressores despejavam liga de chumbo-estanho derretido em moldes de aço para produzir tipos para impressoras. A partir daí, a tecnologia se espalhou rapidamente para outros setores manufatureiros. Em 1914, o processo começou a incorporar ligas de zinco e alumínio – materiais que ainda hoje dominam a indústria. Curiosamente, a maioria das ligas que usamos agora já foram desenvolvidas em meados da década de 1930.

Análise do processo

Um ciclo típico de HPDC envolve quatro etapas principais: preparação da matriz, injeção, ejeção e corte. Dependendo do que você está fazendo, há variações como fundição a vácuo, técnicas de-preenchimento lento ou processamento de metal semi-sólido. Veja como o processo padrão é executado:

Preparação de dados
Antes de cada ciclo, os operadores limpam a matriz e pulverizam-na com agente desmoldante. O agente desmoldante tem função dupla-ajuda a controlar a temperatura da matriz e evita que a peça fundida grude na hora de ejetar.

Injeção de Metal
Existem duas maneiras de colocar metal fundido na matriz:

Máquinas de câmara quentefuncionam bem para metais com ponto de fusão mais baixo, como zinco, magnésio e chumbo. O mecanismo de injeção permanece submerso no banho de metal fundido. Um êmbolo empurra o metal através de um pescoço de ganso e dentro da matriz-todo o sistema fica quente.

Máquinas de câmara frialidar com materiais com ponto de fusão mais alto, como alumínio e latão. O metal é colocado em uma concha ou derramado em uma manga de injeção separada e, em seguida, um aríete hidráulico o conduz para dentro da matriz. Você pode configurá-los horizontalmente ou verticalmente. O magnésio pode funcionar de qualquer maneira, embora a câmara quente tenda a funcionar melhor para peças menores e complexas, uma vez que as máquinas de câmara fria têm restrições de tamanho.

As pressões de injeção normalmente variam de 1.500 a 25.000 PSI, e o enchimento acontece em uma fração de segundo. A matriz deve permanecer firmemente travada sob pressão durante a solidificação-isso comprime quaisquer gases presos e compensa o encolhimento à medida que o metal esfria. As máquinas modernas podem fornecer até 4.000 toneladas de força de fixação para manter tudo unido.

Ejeção e corte
Depois que o metal estiver totalmente solidificado, os pinos ejetores empurram a peça fundida para fora da cavidade. Esses pinos geralmente são embutidos na metade móvel da matriz e posicionados para evitar danos à peça. A etapa final é cortar os portões, corredores e qualquer flash. Isso é feito com matrizes ou serras. O material de sucata normalmente volta para o forno para o próximo lote.

Por que o HPDC é usado

Em comparação com outros métodos de fundição, a fundição sob pressão traz algumas vantagens reais:

As taxas de produção ultrapassam a fundição de baixa pressão ou por gravidade. A injeção de alta-velocidade significa que você pode produzir peças rapidamente, e é por isso que o HPDC domina a fabricação-de alto volume.

A precisão dimensional e o acabamento superficial são excelentes. Muitas peças vão direto para a montagem sem usinagem secundária, economizando tempo e dinheiro. A superfície lisa também aceita bem o revestimento. Além disso, você obtém microestrutura consistente e propriedades mecânicas sólidas em toda a peça.

As seções da parede podem ficar incrivelmente finas-até 0,40 mm ou menos em alguns casos. Isso é mais fino do que é prático em outros processos de fundição. Paredes finas reduzem o peso e permitem fundir inserções roscadas, buchas e outras peças durante o vazamento, reduzindo as operações de montagem posteriores.

A flexibilidade das ferramentas significa que você pode moldar geometrias complexas de uma só vez. E as matrizes de fundição sob pressão duram muito tempo, de modo que o custo do ferramental é amortizado em um grande número de peças, reduzindo os custos unitários.

Onde é aplicado

Automotivo
Este é, de longe, o maior mercado para HPDC. Blocos de motor, carcaças de transmissão, cárteres de óleo, suportes e componentes estruturais como chassis auxiliares são todos fundidos em ligas de alumínio ou magnésio.

Dispositivos Médicos
Instrumentos cirúrgicos, bombas de infusão e caixas de equipamentos de imagem aproveitam a fundição sob pressão para produção leve e de alto{0}}volume.

Aeroespacial
A indústria aeroespacial precisa de componentes complexos e de precisão, e os recursos de automação e tolerâncias rígidas do HPDC atendem a essa necessidade. Os componentes do motor em liga de alumínio e magnésio geralmente vêm de operações de fundição sob pressão.