O que é fundição? Processos, Materiais, Aplicações, Custos

O processo de fundição sob pressão envolve a injeção de metal fundido com baixo ponto de fusão, como zinco e alumínio, no molde de fundição sob pressão, permitindo que ele esfrie. Dependendo do ponto de fusão, ocorre sob dois mecanismos diferentes (fundição em câmara quente e fria), e é adequado para a fabricação de peças de chapa metálicas simples e complexas.

O processo tem uma abordagem única e é responsável pela fabricação de muitas peças metálicas utilizadas na fabricação de produtos de consumo e industriais. No entanto, antes de usar o processo ou terceirizar para empresas que prestam tais serviços, você deve adquirir um conhecimento apurado sobre o assunto. Portanto, este artigo apresentará a fundição sob pressão, sua história, mecanismos e as vantagens e desvantagens do processo de fundição sob pressão.

O que é fundição ?

A fundição sob pressão é um processo que envolve a fusão de metais de baixo ponto de fusão e sua injeção em moldes já feitos, conhecidos como moldes de fundição sob pressão. Um molde ou ferramentas são fabricados em aço para um único projeto usando processos de fabricação como usinagem CNC . Consequentemente, as peças de chapa metálica fabricadas por fundição têm alta exatidão, precisão e repetibilidade.

Histórico da fundição sob pressão na fabricação

A fundição sob pressão data de 1800 e era uma técnica importante na indústria de impressão. Em 1849, Sturges fez a máquina de fundição manual operada manualmente usada na impressão, tornando-a mais precisa, criativa e persistente ao fazer diferentes formas complexas. Mais tarde, em 1855, Otto Mergenthaler tornou a máquina de linotipo conhecida por sua melhor eficiência e é uma parte importante da indústria editorial.

A demanda por máquinas de fundição sob pressão cresceu no século 19 século devido às suas vantagens. Consequentemente, a fundição sob pressão tornou-se popular em muitas indústrias. Nesse período, houve avanço tecnológico. Por exemplo, o alumínio substituiu o estanho e o chumbo devido à sua maior qualidade. Além disso, o processo original de fundição por injeção de baixa pressão mudou para métodos de fundição de alta pressão.

De acordo com a Grand View Research, a indústria de fundição sob pressão atualmente responde por 49,7% das ações globais em 2016 devido às taxas de produção de baixo custo e consistência.

Tipos de processos de fundição sob pressão

Os dois processos de fundição sob pressão usados ​​industrialmente são a câmara quente e a fundição sob pressão com câmara fria. Cada um tem suas peculiaridades e é aplicável em diferentes cenários. Abaixo estão o que os dois tipos de processos implicam.

Fundição em câmara quente

O processo de fundição em câmara quente é o método perfeito para trabalhar com materiais de baixo ponto de fusão, como ligas de zinco, estanho, chumbo e magnésio. Não é adequado para ligas com ponto de fusão mais alto, pois danificaria a bomba, pois a bomba entraria em contato direto com o metal. Trata-se de derreter o metal e injetá-lo na matriz usando a pressão de um sistema hidráulico.

Fundição em câmara fria

A fundição sob pressão em câmara fria é o método perfeito para trabalhar com materiais de alto ponto de fusão, como o alumínio. Este processo é ideal para esse metal, pois a alta temperatura necessária para derreter o material pode danificar o sistema de bombeamento.

O processo envolve a colocação do material derretido em uma câmara fria antes da injeção na matriz. O sistema hidráulico utilizado em um processo de câmara fria é semelhante ao do processo de câmara quente. No entanto, pode exigir uma pressão maior, variando de 2000 a 20000 psi.

Etapas de Processo de fundição

Seja a fundição sob pressão em câmara quente ou fria, o processo padrão envolve a injeção de metal fundido em um molde sob alta pressão. Abaixo estão as etapas intrincadas do processo de fundição:

· Aperto

O primeiro passo na fundição sob pressão é a fixação. Porém, antes disso, limpe a matriz para remover eventuais impurezas e lubrifique a matriz para melhor injeção e remoção do produto solidificado. Após a limpeza e lubrificação, prenda e feche a matriz com alta pressão.

· Injeção

Derreta o metal que você deseja injetar e despeje na câmara de tiro. O procedimento depende do processo que você está usando. Por exemplo, a câmara de injeção está fria na fundição sob pressão da câmara fria, enquanto está quente para a fundição sob pressão da câmara quente. Em seguida, injete o metal na matriz sob alta pressão gerada por um sistema hidráulico.

· Resfriando

Enquanto estiver preso, deixe o metal esfriar para solidificação. O material solidificado terá uma forma semelhante ao desenho do molde.

· Ejeção

Depois de soltar o molde da matriz, um mecanismo de ejeção empurrará o fundido sólido para fora da matriz. Garanta a solidificação adequada antes de ejetar o produto final.

· Aparar

Esta é a etapa final e envolve a remoção do excesso de metal no sprue e no canal encontrado no produto acabado. O corte é possível usando uma matriz de corte, serra ou outros procedimentos. As peças metálicas removidas são recicláveis ​​e reutilizáveis ​​no processo.

Ligas de fundição

A maioria das ligas usadas na fundição sob pressão são não ferrosas com fortes propriedades mecânicas. A porção não ferrosa é responsável pelo baixo ponto de fusão de acordo com as fortes propriedades mecânicas. O tipo de propriedades necessárias depende do material a ser trabalhado. Consequentemente, não há limitação na escolha de um material. No entanto, abaixo estão as várias ligas populares:

· Ligas de alumínio

As ligas de alumínio possuem propriedades únicas, tornando-as aplicáveis ​​na fabricação de uma ampla gama de produtos. Por um lado, a liga de alumínio 380.0 é o material mais comum em fundição sob pressão devido às suas propriedades únicas. Outras ligas incluem ligas de alumínio 360, 390 e 413. Você pode usar ligas de alumínio devido ao seguinte:

• Altas temperaturas de operação
• Excelente resistência à corrosão
• Leve
• Muito boa resistência e dureza
• Boa rigidez e relação força-peso
• Excelentes propriedades de blindagem EMI e RFI
• Excelente condutividade térmica
• Alta condutividade elétrica
• Boas características de acabamento
• Reciclabilidade total
• Suporta as mais altas temperaturas de operação de todas as ligas fundidas
• Resistência à corrosão
• Mantém alta estabilidade dimensional com paredes finas

· ligas de zinco

As ligas de zinco têm incrível resistência, tenacidade, firmeza, desempenho e custo-benefício. Como resultado, eles são uma parte importante do processo de fundição sob pressão, com propriedades que rivalizam e superam outras ligas como alumínio, magnésio e bronze.

Existem muitas ligas de zinco que você pode usar. No entanto, os materiais comuns de zinco fundido são Zamak #2, #3, #5, #7, ZA8 e ZA27, conhecidos pelas seguintes propriedades:

• Capacidade aprimorada
• Tempo de ciclo reduzido
• Vida Estendida da Matriz
• Qualidades mecânicas ideais

· Ligas de magnésio

O magnésio é outro material usado para fundição. Possui muitas ligas, mas a mais comum é a AZ91D, conhecida por sua tenacidade, durabilidade, leveza e boa fundibilidade. É 75% mais leve que o aço e 33% mais leve que o alumínio sem perda de resistência. A maioria dos entusiastas prefere o magnésio, pois é melhor para fundição complexa com tolerâncias apertadas e tem melhor resistência à corrosão.

· Outras ligas

Outras ligas adequadas para fazer peças de fundição injetada incluem bronze, latão, chumbo e estanho.

• O estanho é o primeiro material usado na fundição sob pressão devido à sua alta fluidez. Possui baixo ponto de fusão e deixa pouco ou nenhum desgaste nos moldes.
• Bronze (bronze branco) é o material de fundição certo usado na indústria de joias. Tem uma cor semelhante ao ouro branco e ligas de aço inoxidável, mas é adequado para fundição devido ao seu baixo ponto de fusão.

Opções de acabamento de superfície para Peças de fundição

O diecast deve ter um bom acabamento superficial que promova durabilidade, proteção ou efeito estético. Existem diferentes opções de acabamento que você pode usar para peças de fundição sob pressão. No entanto, as escolhas são baseadas no tamanho das peças fundidas e na liga que você está usando.

Pintura

A pintura é a técnica de acabamento superficial mais comum, ideal para muitos materiais. Pode ser para proteção adicional ou para fins estéticos.

O processo envolve a aplicação de vernizes, tintas ou esmaltes com atenção especial para o metal usado. Antes da adição, limpe a superfície do metal para remover impurezas como óleo (isso também ajuda na adesão), adicione uma tinta subjacente (primer) e a tinta primária.

Revestimento em Pó

O revestimento em pó é outro acabamento decorativo comum que você pode usar para sua peça de fundição. Envolve a aplicação de partículas carregadas na superfície da peça de fundição sob pressão. Este processo é ideal, pois esconde pequenas falhas na superfície fundida, tem melhor controle de espessura e é uniforme. Consequentemente, o produto torna-se durável, duro, anticorrosivo e anti-riscos ao concluir o processo. O revestimento em pó é ecologicamente correto, pois não produz material tóxico perigoso

Antiguidades

Esta técnica de acabamento superficial dá ao fundido uma aparência antiga e é principalmente aplicável à fundição de zinco. A fundição é galvanizada com cobre ou outras ligas e depois coberta com um componente colorido, como sulfeto de cobre. A fundição é aliviada (ou seja, removendo algumas camadas coloridas para dar a camada subjacente de cobre) e depois tratada para evitar manchas.

Revestimento Cerâmico

O revestimento cerâmico é um processo decorativo e envolve a adição de cerâmica em sua forma de solução ao exterior de uma peça. O processo produz uma camada fina que é semelhante à anodização. Consequentemente, os procedimentos de preparação da superfície são importantes antes de suas aplicações.

Chapeamento

A galvanização pode ser processos eletrolíticos ou galvanoplastia e é um método adequado e barato para acabamento de fundição sob pressão. Como opção de revestimento cerâmico, a camada de acabamento é fina. Portanto, você precisa de um procedimento de preparação de superfície antes de usá-lo.

O chapeamento sem eletrodo usa produtos químicos em vez de eletricidade para chapear uma peça fundida. A peça fundida é colocada em um produto químico com propriedades redutoras. Quando catalisado por outros minerais, o produto químico fica depositado no molde. A galvanoplastia é semelhante. No entanto, em vez de ser catalisada por minerais, a catálise ocorre pela passagem de uma corrente pelo eletrólito. Ambos os métodos são ideais para fins estéticos. Embora alguns entusiastas de chapas metálicas o usem para melhorar a condutividade de algumas peças.

Aplicações de peças de fundição sob pressão

O processo de fundição sob pressão é aplicável na criação de diferentes peças e componentes que são verdadeiramente únicos e altamente funcionais. Abaixo estão algumas aplicações do processo:

Fabricação de produtos de consumo e industriais

O processo é adequado para a fabricação de produtos de consumo como torneiras de pias, pistões de compressores, bielas, dissipadores de calor, etc.

Fabricação de produtos automotivos

O processo é utilizado na fabricação de engrenagens, cilindros, motores pequenos, gladhands, caixas de transferência e peças mais específicas aplicáveis ​​em veículos.

Fabricação de peças aeroespaciais

A fundição sob pressão é uma solução econômica para produzir componentes metálicos leves, mas superiores, que atendem aos padrões de alta qualidade da indústria aeroespacial.

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Vantagens do processo de fundição

A fundição sob pressão é um importante método de fabricação de metal devido à sua produção de baixo custo e facilidade de operação. No entanto, existem outros benefícios de usar o processo:Aqui estão as vantagens do processo de fundição sob pressão.

• Você pode criar peças complexas
• Fabricação de várias peças sem a necessidade de montagem
• Redução dos custos trabalhistas
• Espessuras de parede variáveis
• Tolerâncias mais rígidas
• Tempos de ciclo de produção rápidos
• Escolha de material reciclável

Desvantagens do processo de fundição

• Não é adequado para metais com alto ponto de fusão
• Não é adequado para grandes peças de chapa metálica
• Alto custo de matriz.
• Longo prazo de entrega.

Fatores que afetam os custos de fundição

Geralmente, a fundição tem uma produção de baixo custo. No entanto, o custo depende de vários fatores. Abaixo estão alguns fatores que você pode considerar ao adaptar o melhor custo-benefício para o seu projeto de fundição.

· Seleção de materiais

O tipo de materiais que você escolhe desempenha um papel enorme no custo da fundição. Alguns materiais são caros em valor. Além disso, o preço dos materiais de fundição sob pressão geralmente está aumentando, embora pareça errático.

· Custo de Produção

O custo de produção depende de três fatores importantes:o custo do ferramental e o custo de fundição. Dependendo dos processos de produção que você usa, da abordagem tecnológica, do processo de fabricação do molde e da manutenção, o custo do ferramental pode ser alto.

· Custo do molde

O custo do molde depende do processo de fabricação utilizado. Por exemplo, ao usar usinagem CNC, as capacidades e vantagens do processo contribuirão para um alto custo do molde.

· Custo de Operações Secundárias

Operações secundárias, como aparar, também desempenharão um papel no custo da fundição sob pressão. Portanto, a extensão, eficiência e eficácia do custo da operação secundária serão importantes em seu custo.

· Custo de acabamento

O custo de acabamento também depende do método de acabamento que você está usando. Por exemplo, métodos como a galvanoplastia terão um custo de acabamento maior quando comparados à pintura.

RapidDirect:Serviços de fundição sob pressão

A fundição sob pressão é um importante processo de fabricação de chapas metálicas conhecido por sua produção de baixo custo e eficiência. O processo é simples, mas pode exigir pouco conhecimento e experiência, tornando a terceirização para o serviço certo, como o nosso, uma abordagem melhor.

Na RapidDirect, você tem acesso a uma equipe de engenheiros experientes em serviços de fundição sob pressão. A experiência de nossa equipe nos coloca em melhor posição para aconselhá-lo sobre o processo de fundição sob pressão correto para seu projeto.

Somos uma empresa certificada ISO 9001:2015 com inúmeras fábricas e instalações avançadas para fabricar peças de alta qualidade. Temos um prazo de entrega rápido e, ao fazer o upload de um arquivo de design, você receberá uma cotação e uma análise DfM em 12 horas.

Perguntas frequentes

Por que é chamado de fundição sob pressão?
O processo é chamado de fundição devido ao uso de matrizes. As matrizes são o molde de aço feito principalmente por usinagem CNC para o qual você injeta o metal líquido. Possui duas metades:a metade fixa, que é fixa e fixada na máquina de fundição e a metade ejetora que é móvel.
Qual ​​é a diferença entre fundição em areia e fundição sob pressão?
A fundição em areia e a fundição sob pressão são processos importantes de fabricação de metais. A diferença entre os dois processos é o material utilizado na formação dos moldes. Por um lado, o processo de fundição requer um molde de metal. Por outro lado, a fundição em areia usa um molde feito de areia. Além disso, a fundição sob pressão é adequada apenas para metais não ferrosos de baixo ponto de fusão, enquanto a fundição em areia possui uma faixa mais ampla de suporte.
Qual ​​é a diferença entre moldagem por injeção e fundição?
A fundição sob pressão e a moldagem por injeção têm o mesmo mecanismo, ou seja, injetar material fundido em uma matriz e permitir que ela esfrie. No entanto, a moldagem por injeção usa como ABS, polipropileno, TPU, polietileno, enquanto a fundição usa metais de baixo ponto de fusão