O que é a Metal Die Cuma picada Produção?
A fundição sob pressão é um processo de fundição de metais. Sua essência consiste em injetar metal fundido em um molde metálico precisamente projetado sob alta pressão e, em seguida, resfriá-lo e solidificá-lo para finalmente formar uma peça fundida com a forma e o tamanho predeterminados.
O processo de fundição sob pressão baseia-se principalmente em três elementos essenciais: máquinas de fundição, moldes e ligas para fundição. A característica da fundição de metais sob pressão é o preenchimento do molde com alta pressão e alta velocidade, o que permite a produção eficiente e em larga escala de peças metálicas com estruturas complexas, paredes finas, dimensões precisas e superfícies lisas.
A tecnologia de fundição sob pressão teve origem no início do século XIX. Em 1838, um americano chamado Bruce inventou a primeira máquina manual de fundição sob pressão com pistão para impressão de tipos de chumbo.
No início do século XX, a aplicação bem-sucedida da fundição sob pressão de ligas de alumínio impulsionou o desenvolvimento da indústria automotiva e marcou o verdadeiro início da tecnologia moderna de fundição sob pressão.
Como funciona a produção de fundição de metais sob pressão?
Preparação do Molde
Antes de iniciar a fundição sob pressão, o molde precisa ser instalado e pré-aquecido. Em seguida, a cavidade deve ser limpa e um agente desmoldante pulverizado.
Os agentes desmoldantes facilitam a extração das peças fundidas e também podem resfriar os moldes. Após a preparação do molde, a máquina de fundição sob pressão move o molde móvel para que se feche firmemente contra o molde fixo e aplica uma enorme força de compressão para evitar que o metal fundido vaze.
Fundição de Materiais
Após a preparação do molde de fundição , a liga específica é aquecida até o estado líquido no forno, mantendo-se a composição uniforme. Em seguida, utiliza-se uma colher medidora para retirar a quantidade necessária de metal fundido do forno e despejá-la suavemente na camisa de injeção fechada, preparando-a para a injeção.
Processo de Injeção
O punção da máquina de fundição sob pressão avança a uma velocidade extremamente alta, pressionando instantaneamente o metal fundido da camisa para dentro da cavidade selada do molde. O metal fundido preenche toda a cavidade em poucos centésimos de segundo, garantindo a reprodução precisa de paredes finas e estruturas complexas.
Resfriamento
Após o metal fundido preencher a cavidade, o punção não recua imediatamente, mas continua a manter uma enorme pressão. Esta etapa é chamada de pressão de recalque. Ela força o metal que está se contraindo e solidificando a receber mais material, reduzindo assim as cavidades e defeitos internos causados pela contração e aumentando a densidade da peça fundida.
Ejeção
Após o molde ter sido mantido sob pressão por um determinado período de tempo e a peça fundida estar basicamente solidificada, o mecanismo de fechamento do molde o abre.
O mecanismo ejetor dentro do molde avança acionado pelo cilindro de ejeção, empurrando suavemente a peça fundida para fora do molde e concluindo o processo de desmoldagem.
aparar
As peças fundidas produzidas por fundição sob pressão geralmente apresentam rebarbas, como canais de alimentação e ranhuras de ventilação. Essas rebarbas precisam ser removidas manualmente ou com equipamentos específicos, e as peças devem passar por uma limpeza superficial. Após a limpeza de uma peça, o molde é fechado e o próximo ciclo de fundição sob pressão se inicia.
Tipos de materiais metálicos utilizados na produção de fundição sob pressão de metais
alumínio
O alumínio é o material mais utilizado na fundição sob pressão . É leve e possui boa resistência mecânica, resistência à corrosão e condutividade térmica e elétrica.
A liga de alumínio possui boa fluidez de fundição e é adequada para a produção de peças de paredes finas com estruturas complexas. É amplamente utilizada nas indústrias automotiva, eletrônica e aeroespacial.
zinco
A liga de zinco é muito fácil de fundir sob pressão e permite produzir peças com altíssima precisão dimensional e superfícies extremamente lisas.
As ligas de zinco possuem boas propriedades mecânicas e podem ser submetidas a diversos tratamentos de galvanoplastia. São frequentemente utilizadas na fabricação de peças de hardware, modelos de brinquedos, acessórios para banheiro, gabinetes eletrônicos e outros produtos.
Magnésio
A liga de magnésio é a mais leve entre os metais de uso prático, com alta resistência e rigidez específicas, além de possuir excelentes propriedades de absorção de impacto e blindagem eletromagnética.
O magnésio é frequentemente usado em situações onde o peso é um requisito fundamental, como em carcaças de laptops, corpos de câmeras, estruturas de volantes de carros e componentes aeroespaciais.
Cobre
As ligas de cobre mais utilizadas na fundição sob pressão são o latão e o bronze. O cobre possui excelente condutividade elétrica, condutividade térmica, resistência ao desgaste e resistência à corrosão.
O cobre possui um alto ponto de fusão, o que causa desgaste significativo nos moldes e torna a fundição sob pressão mais difícil e dispendiosa. O cobre é normalmente utilizado na fabricação de peças especiais que exigem alta resistência e condutividade elétrica, como válvulas, engrenagens e conectores elétricos.
Tipos de Processos de Produção de Fundição de Metais
Fundição sob pressão de câmara quente
Na fundição sob pressão em câmara quente, o mecanismo de injeção é imerso no metal fundido, e o metal é injetado diretamente no molde através da câmara de injeção. O método de fundição sob pressão em câmara quente é altamente eficiente e possui uma alta velocidade de ciclo, tornando-o adequado para metais com baixo ponto de fusão, como zinco, magnésio e chumbo.
Fundição em câmara fria
Na fundição sob pressão em câmara fria, o mecanismo de injeção é separado do forno, e o metal fundido precisa ser injetado na câmara de injeção manualmente ou mecanicamente.
A fundição sob pressão em câmara fria é adequada para metais com alto ponto de fusão, como alumínio e cobre. Embora seja ligeiramente menos eficiente, ela previne eficazmente a corrosão dos equipamentos e garante a qualidade do produto.
Fundição a vácuo
A fundição sob vácuo envolve a remoção do ar durante o processo de fundição para reduzir a quantidade de gás na cavidade do molde, minimizando assim os defeitos de porosidade e melhorando a densidade e as propriedades mecânicas.
A fundição sob vácuo é frequentemente usada para produtos com altos requisitos de resistência, como peças estruturais automotivas e componentes aeronáuticos.
Fundição sob pressão de baixa pressão
A fundição sob baixa pressão é um processo no qual o metal fundido é lentamente empurrado de um cadinho para um molde por um gás de baixa pressão, garantindo um preenchimento uniforme do metal e uma estrutura densa.
A fundição sob baixa pressão é frequentemente usada na produção de peças maiores de alumínio, como rodas de automóveis e blocos de motor.
Gravidade Die Casting
A fundição por gravidade utiliza o próprio peso do metal para injetar o metal fundido no molde, sem a necessidade de injeção externa.
A fundição por gravidade é um processo simples e adequado para produção em lotes médios e pequenos, como corpos de bombas, conexões de tubos, carcaças mecânicas, etc.
Vantagens da produção de fundição de metais sob pressão
Precisão tridimensional
A fundição sob pressão de metais permite a produção de peças de alta precisão com formatos complexos em um único processo de conformação, apresentando pequenas tolerâncias dimensionais e boa repetibilidade.
As peças usinadas por fundição sob pressão de metal possuem uma superfície lisa e fina, podendo ser pintadas, galvanizadas ou polidas diretamente, reduzindo consideravelmente os processos e custos subsequentes de usinagem e acabamento superficial.
Eficiência de produção
O processo de fundição sob pressão tem um ciclo curto, permitindo injeção, resfriamento e desmoldagem rápidos, sendo particularmente adequado para produção em lotes e automatizada.
Em comparação com os métodos tradicionais de fundição ou usinagem, a fundição sob pressão de metal pode produzir peças com maior consistência no mesmo período de tempo, reduzindo significativamente o custo por peça.
Formação Complexa
A fundição sob pressão de metais permite moldar peças com geometrias complexas, estruturas de paredes finas e detalhes precisos, como nervuras de reforço, furos roscados e insertos, em um único molde, evitando múltiplos processos ou procedimentos de montagem e possibilitando a fabricação de produtos com alta integração e integridade estrutural.
Força mecânica
A fundição sob pressão, devido à injeção de alta pressão, faz com que o metal preencha rapidamente a cavidade do molde e se solidifique. Como resultado, a estrutura interna das peças fundidas torna-se mais densa, com menos poros e cavidades de contração, apresentando maior resistência mecânica, dureza e resistência ao desgaste.
Após serem submetidas a processos de fundição sob vácuo ou fundição em estado semi-sólido, o desempenho das peças pode se aproximar ao de peças forjadas.
Utilização de materiais
A perda de metal no processo de fundição sob pressão é extremamente baixa. O sistema de alimentação e as peças de transbordamento podem ser reutilizados no forno, e a taxa geral de utilização do material pode chegar a mais de 90%.
Em comparação com os métodos tradicionais de fundição, a fundição sob pressão de metal não só economiza matéria-prima, como também beneficia a proteção ambiental e o controle de custos.
Desvantagens da produção de fundição de metais
Alto custo de mofo
O custo de projeto e fabricação de moldes de fundição sob pressão de metal é relativamente alto, especialmente para moldes de estrutura complexa ou com múltiplas cavidades, que exigem usinagem precisa e aço resistente a altas temperaturas. Portanto, o investimento inicial é elevado.
Para produções em pequenos lotes ou projetos com frequentes alterações de design, o custo do molde na fundição de metais é difícil de amortizar e apresenta baixa eficiência econômica.
Inadequado para metais com alto ponto de fusão.
O limite de resistência à temperatura das máquinas e moldes de fundição sob pressão geralmente se aplica apenas a metais com ponto de fusão médio e baixo, como alumínio, zinco, magnésio e cobre.
Materiais com alto ponto de fusão, como aço e ferro, não podem ser moldados por fundição sob pressão, o que limita, em certa medida, o escopo de aplicação desse processo.
Alto Custo de Manutenção
As máquinas de fundição sob pressão e seus sistemas auxiliares (como equipamentos hidráulicos, de refrigeração e de pulverização) são caros e exigem muita manutenção. Se o equipamento apresentar defeito durante a produção, isso pode danificar os moldes ou levar à paralisação da produção, aumentando os custos de manutenção e operação das empresas.
Desafios no processo de produção de fundição de metais sob pressão
Problemas de porosidade e encolhimento
Problemas de porosidade e cavidades de contração são os desafios mais comuns na fundição sob pressão. Durante o enchimento em alta velocidade, se o ar na cavidade do molde não for expelido a tempo, ele será aspirado pelo metal fundido, formando poros. Além disso, quando as paredes espessas da peça fundida estão solidificando e se contraindo, se não forem preenchidas com metal fundido suficiente, cavidades de contração se formarão.
Os defeitos de poros e cavidades de contração podem reduzir significativamente as propriedades mecânicas e o desempenho de vedação das peças.
Controle de parâmetros de processos complexos
No processo de fundição sob pressão de metais, inúmeros parâmetros, como velocidade de injeção, pressão, temperatura e tempo, precisam ser precisamente controlados. Mesmo o menor desvio em qualquer um desses parâmetros pode levar a produtos defeituosos.
Por exemplo, pressão insuficiente pode levar a um enchimento incompleto, enquanto velocidade excessiva intensificará o arraste, o que impõe exigências extremamente elevadas ao controle do processo.
Controle de Deformação
Embora as peças fundidas sob pressão apresentem alta precisão, a contração das peças após a desmoldagem e a deformação causada pela liberação de tensões residuais ainda são problemas que precisam ser rigorosamente controlados.
Fatores dimensionais podem afetar a estabilidade dimensional e a precisão de montagem das peças, aumentando o custo de processamento ou correção subsequentes.
Aplicações da Produção de Fundição de Metais
Indústria automobilística
A indústria automotiva é o maior mercado de aplicação para peças fundidas sob pressão. A fundição de metais pode ser usada para fabricar blocos de motor, caixas de transmissão, carcaças de embreagem, conjuntos de direção, rodas, bem como diversos suportes e componentes estruturais.
A fundição sob pressão permite a produção de peças leves e de alta resistência, atendendo aos requisitos de segurança e economia de combustível da indústria automobilística.
Produtos eletrônicos
A fundição de metais pode ser usada para fabricar produtos eletrônicos, como as estruturas intermediárias de smartphones, as carcaças de laptops, dissipadores de calor, conectores, etc.
As peças fundidas sob pressão conferem aos produtos eletrônicos excelente blindagem eletromagnética, resistência estrutural e desempenho de dissipação de calor, além de proporcionar uma aparência requintada e um design fino e leve.
Eletrodomésticos
Os componentes principais de muitos eletrodomésticos são fabricados por meio da tecnologia de fundição sob pressão, como a carcaça do compressor de refrigeradores, as pás de condicionadores de ar, as carcaças de ferramentas elétricas, os corpos das válvulas de torneiras, as fechaduras de portas e diversos utensílios de cozinha.
As vantagens da fundição de metais sob pressão residem na sua durabilidade, alta eficiência de produção e bom efeito de tratamento de superfície.
Indústria aeroespacial
O setor aeroespacial tem exigências extremamente elevadas quanto ao desempenho das peças. A fundição sob pressão é utilizada na fabricação de peças de motores de aeronaves, cabines de mísseis, componentes de radar e invólucros de equipamentos de comunicação militar, entre outros.
A fundição de metais sob pressão geralmente emprega ligas de alumínio e magnésio de alto desempenho para atender aos requisitos de leveza e alta resistência.
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FAQs de Fundição
Qual a diferença entre fundição sob pressão em câmara quente e em câmara fria?
A fundição sob pressão em câmara quente é adequada para metais com baixo ponto de fusão, como zinco e magnésio, enquanto a fundição sob pressão em câmara fria é usada para metais com ponto de fusão mais alto, como alumínio e cobre.
As peças fundidas podem ser usinadas ou receber tratamento superficial?
Sim. As peças fundidas podem passar por processos secundários, como usinagem CNC, anodização, pintura eletrostática a pó e galvanoplastia, para atingir tolerâncias mais rigorosas ou melhorar a estética e a resistência à corrosão.
A fundição de metais sob pressão é adequada para Produção de baixo volume?
Tradicionalmente, a fundição sob pressão é mais econômica para grandes volumes de produção. No entanto, com as modernas tecnologias de prototipagem e fabricação rápida de ferramentas, agora é possível produzir pequenos lotes de forma eficiente, especialmente para testes de produtos ou peças de edição limitada.
Que fatores devem ser considerados ao projetar uma peça fundida sob pressão?
Os projetistas devem considerar a espessura da parede, os ângulos de saída, a posição do ponto de injeção e o sistema de refrigeração para garantir um enchimento uniforme e uma ejeção fácil. Um projeto adequado ajuda a reduzir defeitos e prolongar a vida útil do molde.
Qual o custo da fundição de metais sob pressão?
O custo depende de fatores como a complexidade do molde, o volume de produção, o tamanho da peça e o tipo de material.
