Processo de fundição sob pressão

Processo de fundição sob pressão

O processo de fundição sob pressão é uma tecnologia de fabricação padrão comum em todos os setores. Esse processo de fundição sob pressão pode variar em diferentes métodos e tecnologias, dependendo da forma e da estrutura complexas.

O artigo de hoje ilustrará um breve conhecimento dos processos de fundição sob pressão, seus tipos, aplicações e prós e contras.

O que é fundição sob pressão?

A fundição sob pressão é um tipo de fundição de metal que envolve empurrar o metal fundido para uma câmara de molde sob alta pressão. Os operadores usinam as duas matrizes de aço endurecido para ferramentas e operam da mesma forma que um molde de injeção durante toda a operação para produzir a cavidade do molde. A maioria das peças fundidas é feita de metais não ferrosos, como zinco, cobre, alumínio, magnésio, chumbo, estanho e ligas à base de estanho. Eles empregam uma máquina de câmara quente ou fria, dependendo do tipo de metal a ser fundido.

Processo de fundição sob pressão

Você deve borrifar um lubrificante na cavidade durante o procedimento de preparação. Além de auxiliar no controle da temperatura do molde, os lubrificantes também podem ajudar na remoção da peça fundida.

Processo de fundição sob pressão

Primeiro, a máquina derrete os metais inseridos, o tipo de metal depende da ferramenta que você criará. Em seguida, a máquina despeja automaticamente o metal derretido no molde sob alta pressão. Essa pressão geralmente está na faixa de aproximadamente 10 a 175 MPa. Quando a máquina derrama o metal fundido, a pressão é mantida até que a fundição endureça.

Consequentemente, a máquina abre as matrizes com os pinos ejetores e expulsa a injeção (as injeções são diferentes das peças fundidas, pois pode haver vários furos em uma matriz, produzindo várias peças fundidas por injeção).

Depois disso, a injeção de alta pressão resulta em um preenchimento muito rápido do molde, de modo que o metal fundido possa preencher todo o molde antes que qualquer parte endureça. Dessa forma, é possível evitar as descontinuidades da superfície, mesmo em seções de paredes finas que são difíceis de preencher.

Você pode usar a maioria das peças fundidas para realizar a construção que a fundição não pode terminar, como perfuração e polimento. Após o processo de injeção, o shakeout envolve a separação da sucata, incluindo gates, runners, sprues e flash. Em geral, a máquina realiza esse procedimento extrudando a peça fundida por meio de uma matriz específica de ajuste. Outras técnicas de queda de areia incluem serragem e esmerilhamento.

Por fim, as falhas podem ser verificadas após o término do procedimento de agitação. As falhas mais frequentes são estagnação e direção fria.

Tipos de processo de fundição sob pressão          

Os tipos de técnicas de fundição sob pressão variam de acordo com o investimento e os custos de produção. Toda empresa de fundição sob pressão emprega uma gama diversificada de técnicas de fundição sob pressão. Os tipos mais populares de fundição sob pressão serão discutidos nas seções a seguir.

O processo de fundição sob pressão em câmara quente

Em uma fundição sob pressão com câmara quente, uma poça de metal fundido preenche a matriz sob pressão. No início do ciclo, a máquina retrai o pistão, permitindo que o metal fundido preencha o pescoço de ganso.

Um pistão pneumático ou hidráulico comprime o metal e o preenche no molde. Essa técnica tem todas as vantagens da técnica de taxas de ciclo rápidas (cerca de 15 ciclos por minuto), fácil automação e capacidade de fundir metal.

Aplicativo

As empresas de fundição sob pressão podem desenvolver várias aplicações interessantes de fundição sob pressão que resultam em peças e componentes genuinamente exclusivos e altamente funcionais. Um tipo de aplicação de fundição sob pressão pode ser mais vantajoso do que outro, dependendo de suas características particulares.

Prós
  • Maior produtividade

  • Fundição integrada detalhada

  • Redução da porosidade

  • Devido às temperaturas de fusão mais baixas, as matrizes de fundição sob pressão têm uma vida útil mais longa

  • A eficiência do projeto da matriz reduz o desperdício

Contras
  • Porosidade

  • É necessário um alto custo inicial para instalar o maquinário de fundição sob pressão

O processo de fundição sob pressão em câmara fria

No método de fundição sob pressão com câmara fria, é necessário derreter o metal em um cadinho separado. Em seguida, é possível fornecer uma quantidade específica de metal fundido a uma câmara de injeção ou bico não aquecido. Em seguida, a máquina bombeia esses metais para o molde por meio de pressão hidráulica ou mecânica.

Devido à necessidade de transportar o metal fundido para a câmara fria, a maior desvantagem desse processo é o longo ciclo de tempo.

As máquinas de fundição sob pressão com câmara fria também estão disponíveis nas versões vertical e horizontal. As máquinas de fundição sob pressão verticais são normalmente pequenas, enquanto as máquinas de fundição sob pressão horizontais estão disponíveis em diferentes tipos.

Aplicativo

As máquinas de fundição sob pressão com câmara fria têm o conjunto de fundição situado longe da fusão. A máquina enche a câmara de fundição com a liga e a empurra para dentro do molde de fundição para criar uma fundição. Em seguida, ela endurece a fundição sob alta pressão e as matrizes são abertas.

É uma boa técnica para metais com um ponto de fusão mais alto, como alumínio e cobre. Você pode encontrar as peças fundidas em câmara fria em aparelhos portáteis, componentes elétricos e carcaças elétricas.

Prós
  • Um êmbolo empurra o metal em um molde com enorme pressão, garantindo que o metal atinja todas as áreas para um encaixe perfeito todas as vezes.

  • As matrizes produzidas por fundição a frio são mais densas do que as matrizes geradas pelo método de fundição a quente, devido à alta pressão necessária para fabricar a matriz.

Contras
  • Processo de produção demorado

  • Problema de controle de qualidade.

O processo de fundição sob pressão de baixa pressão 

Assim como na fundição sob pressão, os operadores conectam os lados da matriz a uma placa fixa e móvel da máquina, mas orientam a máquina verticalmente. O forno de retenção para o metal fundido está situado embaixo da placa estacionária.

A aplicação de uma pressão de até no máximo um bar no forno faz com que o metal fundido (normalmente alumínio, mas às vezes magnésio) suba por uma porta de entrada para a câmara da matriz - geralmente um molde permanente, mas também é possível usar moldes de areia.

O fluxo ascendente do metal fundido é contra a gravidade. Depois de encher a matriz, a pressão é mantida. Ao mesmo tempo, o metal é resfriado para permitir a injeção de metal fundido adicional para compensar qualquer falta de volume (furos de contração) à medida que o metal passa do estado fundido para o estado sólido.

Aplicativo

O setor automobilístico tem dependido da fundição sob pressão há décadas para produzir peças fundidas de alumínio robustas e de alta qualidade. No entanto, devido ao seu processo de fundição bastante demorado, seu uso se limitou principalmente ao segmento de luxo da indústria automobilística, no qual são previstos volumes menores e preços mais altos.

Prós
  • Valores de alta resistência

  • Possíveis geometrias complexas                   

  • Maior utilização de material

  • Não há necessidade de alimentadores                                        

  • Alta precisão dimensional

  • Adequado para automação

  • Menos complicações

Contras
  • Menor produtividade

  • Espessura mínima de 3 mm

O processo de fundição a vácuo

Você pode pensar na fundição sob pressão a vácuo como uma versão aprimorada da fundição sob pressão convencional. É uma fundição sob pressão de alta pressão auxiliada por uma bomba de vácuo para remover o ar contido dentro da cavidade da matriz. É por isso que a técnica também pode ser chamada de fundição sob pressão assistida a vácuo. A fundição sob pressão a vácuo é usada principalmente para minimizar certas falhas de fundição em componentes que surgem devido ao aprisionamento de ar.

Portanto, os produtores de fundição sob pressão que desejam garantir maior qualidade para os componentes fabricados escolheriam equipamentos de fundição sob pressão assistida a vácuo.

Aplicativo

A fundição sob pressão a vácuo está se tornando cada vez mais popular em vários setores devido à sua capacidade de fabricar componentes de melhor qualidade. Os fabricantes de fundição sob pressão também estão dando ênfase à fundição sob pressão a vácuo.

A fundição a vácuo é muito popular nos seguintes setores: automotivo, aeronáutico, militar, marítimo, construção, etc.

Esses setores exigem componentes duráveis e de alta qualidade para seus produtos. A fundição sob pressão tradicional pode não ser capaz de satisfazer os padrões de resistência e qualidade. Assim, cada vez mais fabricantes estão começando a oferecer soluções de fundição sob pressão a vácuo aos consumidores.

Prós
  • Exigir custo mais baixo

  • Pedidos limitados

  • Capotamentos rápidos

  • Capacidade de fabricar peças grandes

  • Repetibilidade

Contras
  • Um problema com detalhamento complexo

  • Os moldes e as peças de ferramentas precisam ser reparados rotineiramente

  • A ociosidade é um possível problema

Processo de fundição sob pressão

A fundição por compressão é uma mistura de técnicas de fundição e forjamento. A técnica pode resultar nas características mecânicas mais significativas possíveis em um produto fundido. A invenção do método squeeze casting pode inaugurar o enorme potencial de produção de componentes de ligas de alumínio, que os fabricantes ainda não comercializavam totalmente. Ele também pode ser útil para a substituição de peças críticas importadas.

Aplicativo

A fundição por compressão tem sido comercialmente bem-sucedida na produção de componentes, incluindo uma cúpula de alumínio, uma carcaça de argamassa de ferro dúctil e uma engrenagem cônica de aço. Rodas e pistões automotivos de alumínio e peças em branco de engrenagens feitas de latão e bronze.

Em comparação com o HPDC, o método de fundição por compressão com alta pressão aplicada é uma opção em potencial para fundições de magnésio espessas. Outros componentes que foram fundidos por Squeeze cast incluem lâminas de aço inoxidável e discos de superliga.

Prós
  • Ele oferece uma variedade maior de formas e componentes do que as técnicas de produção convencionais

  • Pouca ou nenhuma usinagem é necessária após o processo de fundição

  • Baixos níveis de porosidade

  • Boa textura de superfície

  • Microestruturas finas com componentes de maior resistência

  • Sem desperdício de material, 100% de uso

Contras
  • Os custos são proibitivos devido à complexidade das ferramentas

  • Não há flexibilidade, pois as ferramentas são dedicadas a componentes específicos

  • O processo precisa ser regulado, o que torna o tempo do ciclo mais lento e aumenta as despesas do processo.

  • Despesas significativas implicam na necessidade de grandes quantidades de produção para justificar o investimento em equipamentos

O processo de fundição sob pressão semissólida

A fundição de metal semissólido (SSM) é uma variação da forma quase líquida da fundição sob pressão. As indústrias estão utilizando a técnica atualmente com metais não ferrosos, como alumínio, cobre e magnésio, mas também podem operar com ligas de temperatura mais alta para as quais não há materiais de matriz adequados disponíveis no momento.

A técnica combina os benefícios da fundição e do forjamento. Esse processo pode ser chamado de tixotropia devido à característica do fluido, que é o fenômeno que permite a operação desse processo. Os fluidos tixotrópicos fluem quando cisalhados, mas engrossam quando estão parados.

Aplicativo

Normalmente, os setores utilizam a fundição semissólida para aplicações de alto nível. Para ligas de alumínio, os componentes típicos incluem peças estruturais médicas e aeroespaciais, peças de contenção de pressão, peças de defesa, suportes de motor, chicotes de sensores de coletor de ar, blocos de motor e carcaças de filtro de bomba de óleo.

Prós
  • Peças complexas em forma de rede

  • Sem porosidade

  • Desempenho mecânico padrão

  • Aperto de pressão

  • Tolerâncias rígidas

  • paredes finas

  • Temperatura tratável

  • Acabamento perfeito

Contras
  • sensível à temperatura ambiente

Fundição por gravidade vs. fundição por pressão

Ambos os tipos de fundição sob pressão usam um molde de metal no qual é injetado um metal fundido não ferroso, normalmente uma liga de alumínio, zinco, magnésio, chumbo, estanho ou cobre. A diferença significativa entre a fundição por gravidade e a fundição por pressão é como o metal fundido entra no molde.

Na fundição sob pressão por gravidade, a máquina despeja o metal derretido no molde a partir de cima, que se enche de baixo para cima apenas por força da gravidade. Na fundição sob pressão, a máquina despeja o metal fundido no molde em alta pressão (entre 1.500 e 25.400 psi) (entre 1.500 e 25.400 psi). Ela mantém essa pressão até que a peça fundida se solidifique.

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