Entendendo a fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) na fabricação de peças

A fundição sob pressão de alta pressão é um processo de fundição sob pressão altamente aplicável em indústrias que fabricam peças metálicas com designs complexos. Além de sua compatibilidade com qualquer projeto de produto, muitos fabricantes de peças metálicas o consideram devido à sua facilidade de operação, menor desperdício de material e custo-benefício.

Se você está procurando o processo certo para o seu projeto de fundição sob pressão, a questão de “como posso usar fundição sob pressão de alta pressão” pode precisar de alguns insights. Como resultado, este artigo responderá falando sobre o processo, as máquinas utilizadas e sua aplicação na fabricação de peças.

Conceito de fundição sob pressão de alta pressão

A fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) faz parte dos três principais tipos de fundição sob pressão usados ​​na fabricação de peças metálicas. Independentemente da máquina, o processo envolve a injeção de moldes pré-projetados de metais fundidos em alta pressão. Depois, ocorre o resfriamento e o metal fundido solidifica e é removido do molde. O ciclo então continua.

O processo de fundição de alta pressão às vezes é confundido com fundição de baixa pressão (LPDC), outro tipo de fundição sob pressão. No entanto, ambos os processos são diferentes com suas vantagens e desvantagens. Abaixo está um resumo do que ambos implicam.

• HPDC usa uma máquina alinhada horizontalmente
• As máquinas HDPC do nome injetam o metal fundido em alta pressão (1000 a 25000 PSI)
• Máquinas LPDC têm duas metades de matriz anexadas a diferentes placas de máquina
• A fundição sob pressão de baixa pressão usa máquinas alinhadas verticalmente
• As máquinas LPDC do nome injetam o metal fundido a baixa pressão.

Materiais compatíveis com fundição sob pressão de alta pressão

O HPDC é aplicável apenas na fabricação de peças metálicas, sendo os materiais mais comuns alumínio, zinco e magnésio. Abaixo está uma breve introdução sobre os materiais compatíveis para que você saiba se deve ficar com o HPDC ou usar outro.

1. Alumínio

O alumínio é o material de HPDC mais comum – uma razão pela qual a fundição de alumínio de alta pressão é um processo de fabricação popular nas indústrias como automotiva e aeroespacial.

É muito comum devido às suas propriedades inerentes. Além disso, o alumínio tem um bom fluxo na fusão em alta pressão, mas requer um sistema de câmara fria para fundidos de alta qualidade. As ligas de alumínio comuns usadas no processo são 380, 390, 412, 443 e 518.

As peças de alumínio HPDC são amplamente aplicáveis ​​em diversas indústrias devido à sua leveza, estabilidade dimensional, condutividade elétrica, resistência à corrosão e resistência térmica.

2. Magnésio

O magnésio é outro material HPDC popular conhecido por sua leveza (mais leve que o alumínio) e alta usinabilidade. Eles são mais adequados para fundição sob pressão em câmara quente devido aos seus pontos de fusão mais baixos. As ligas de magnésio comuns que você pode usar são AZ91D, AM60, AS41B e AE42.

3. Zinco

O zinco é o mais amigável ao fabricante dos três materiais HPDC comuns. Funciona melhor com um sistema de câmara quente, mas também é adequado para um sistema de câmara fria. As ligas comuns de fundição de zinco de alta pressão incluem Zamak, 2, 3 e 5. Os materiais de zinco fundido são fortes, duráveis ​​e usináveis.

Outros materiais compatíveis incluem ligas de cobre, chumbo e estanho. Cada um tem suas propriedades únicas. Portanto, você deve verificar a função necessária e o ambiente de uso antes de selecionar. É ainda melhor verificar com um serviço de fundição sob pressão que processa o processo no material certo.

Componentes de uma máquina de fundição sob pressão de alta pressão

As máquinas de fundição de alta pressão usam dois sistemas diferentes:câmaras frias e quentes. Ambos os sistemas usam quase os mesmos componentes com funções semelhantes. Para um fabricante que deseja uma máquina HPDC, abaixo estão alguns componentes de uma máquina HPDC e suas funções.

1. Molde fundido

Esta é a parte mais importante da máquina feita principalmente de aço usando um processo como usinagem CNC devido à alta precisão, exatidão e tolerância. Tem um design que representa o produto pretendido. Os moldes fundidos têm duas metades (móveis e fixas) presas à máquina. Ambas as metades se prendem sob força quando o operador injeta metal fundido.

2. Pinos ejetores

Esses componentes funcionam na ejeção do fundido após a solidificação. Eles estão principalmente na metade móvel do dado.

3. Pistão

O pistão produz a pressão que injeta o metal fundido da câmara de sopro no molde. Dependendo do tipo de máquina, pode ser automatizado.

4. Componentes de aquecimento

Os componentes de aquecimento são o elemento de aquecimento, o termopar e a câmara de sopro (localização do metal fundido). Eles funcionam no aquecimento do metal enquanto armazenam e mantêm a temperatura do metal fundido. Componentes de aquecimento estão ausentes no sistema de câmara fria.

5. Tubo elevador

Ele atua como uma passagem para o metal fundido no molde fundido.

Como funciona o processo de fundição sob pressão de alta pressão?

A maioria dos entusiastas da fundição sob pressão concorda que o HPDC possui quatro processos:preparação do molde, injeção, ejeção e tratamento pós-fundição. Abaixo está tudo o que você precisa saber sobre como funciona o processo:

Etapa 1:Preparação do molde

A preparação do molde inclui a limpeza do molde para remover impurezas que podem afetar a qualidade do metal fundido. Além disso, inclui a lubrificação das paredes internas do molde para facilitar a ejeção do molde e a regulação da temperatura.

Etapa 2:injeção

Esta etapa envolve a injeção do metal fundido no molde. No entanto, o método de injeção depende do sistema de injeção da máquina. Existem dois sistemas:câmara quente e câmara fria. Abaixo está uma explicação de ambos os métodos.

Sistema de Injeção de Câmara Quente

O sistema de injeção de câmara quente é adequado para trabalhar com metais de baixo ponto de fusão, como zinco, magnésio e chumbo. Trata-se de derreter a peça de metal na máquina e injetar o metal fundido no molde.

Sistema de injeção de câmara fria

A injeção na câmara fria envolve despejar o metal fundido na câmara de sopro antes de injetá-lo no molde. O sistema é adequado para materiais com metais de alto ponto de fusão, como alumínio e latão. Devido ao alto ponto de fusão do material, é necessário derretê-los fora do sistema.

Abaixo estão alguns tópicos importantes sobre os dois sistemas:

• O sistema de injeção de câmara quente é mais rápido devido à etapa extra do sistema de câmara fria de aquecimento do metal.
• A câmara quente usa menos pressão (1.000 a 5.000 PSI), ao contrário dos 1.500 a 25.000 psi da câmara fria.
• O sistema de câmara fria pode usar injeção horizontal ou vertical, enquanto o sistema de câmara quente usa apenas injeção horizontal.
• O sistema de injeção de câmara quente é adequado para fazer peças pequenas e complexas devido às restrições de tamanho da máquina.

Etapa 3:Remoção de peças

Ao esfriar, o metal fundido solidifica. Depois, o operador usa o pino ejetor para liberar a cavidade do molde e empurrar os moldes solidificados.

Etapa nº 4:aparando

O corte é necessário para remover o material extra encontrado na fundição e no molde. Há muitas maneiras de aparar os materiais extras. Os mais comuns incluem o uso de uma matriz de corte e serra. Os materiais extras são reutilizáveis ​​e recicláveis. Como resultado, o processo é rentável.

Vantagens dos fundidos de alta pressão

A fundição sob pressão de alta pressão tem amplas aplicações industriais devido às suas vantagens. Abaixo estão alguns motivos pelos quais você deve considerar usar o processo para seu projeto:

1. Taxas de produção mais altas

O estágio de injeção é o estágio de HPDC mais crucial e é rápido. Assim, HPDC tem uma alta taxa de produção. Como resultado, o processo é importante na prototipagem rápida, especialmente para fabricação de alto volume. Também é mais rápido que o LPDC e outros métodos de fundição.

2. Fundições de alta pressão de qualidade

Os moldes sob pressão feitos com HPDC têm alta precisão dimensional, bom acabamento superficial e excelente uniformidade. Eles também retêm as propriedades mecânicas do material original e raramente precisam de usinagem adicional.

3. Produtos de parede fina

A fundição sob pressão de alta pressão pode obter uma espessura de parede fina abaixo de 0,40 mm. Além disso, permite adicionar inserções (ou peças co-fundidas), reduzindo assim o número de componentes durante a montagem.

4. Alcance o design complexo

O HPDC é adequado para fabricar produtos com formatos de matriz complexos devido à flexibilidade no projeto do molde de matriz. Como resultado da flexibilidade, é mais fácil montar as peças produzidas.

5. Matrizes duráveis

Os moldes fundidos usados ​​em HPDC são altamente duráveis, tornando-os úteis em vários ciclos de produção. Devido à sua durabilidade, há uma redução no custo unitário das peças fundidas.

Quando você não deve considerar fundições de alta pressão?

Embora o HPDC tenha vantagens exclusivas, há duas situações em que não é o ideal. Se você se enquadra nessa categoria, converse com uma empresa de prototipagem rápida sobre possíveis processos de fabricação. Você pode conferir aqui as vantagens e desvantagens da fundição sob pressão.

Presença de Ar

HPDC não é o material certo para produtos que não devem ter bolsas de ar. Devido à alta pressão utilizada, pode ocorrer aprisionamento de ar no molde durante a fase de injeção. Como resultado, isso levará à porosidade, e essas peças não devem sofrer tratamento térmico, pois isso pode causar bolhas na superfície. Se você ainda acha que a fundição sob pressão é o método certo, pode mudar para a fundição sob pressão de baixa pressão.

Custos de inicialização inicial

A configuração de uma máquina HPDC pessoal requer um grande investimento. Uma razão pela qual muitas pessoas e empresas consideram a terceirização de um serviço de fundição sob pressão.

Aplicação do processo de fundição sob pressão de alta pressão

O HPDC possui amplas capacidades industriais, portanto, suas aplicações nas seguintes indústrias:

1. Indústria automotiva

A indústria automotiva usa HPDC para fazer blocos de motor, caixa de câmbio, suportes de motor e outras peças estruturais de veículos. Essas peças têm um design complexo e exigem alta precisão. Além disso, eles são adequados devido à sua compatibilidade com materiais como alumínio e magnésio

2. Indústria médica

Peças médicas, como equipamentos de imagem de alta produção e bombas de infusão, são fabricadas usando as máquinas HPDC. É o processo favorito devido à sua produtividade, compatibilidade de materiais e necessidade de compatibilidade com o projeto complexo do produto.

3. Indústria Aeroespacial

A indústria aeroespacial também usa HPDC na fabricação de produtos como peças de motores. Aqui, a fundição sob pressão de zinco, magnésio e alumínio são comuns devido às suas propriedades.

Devo terceirizar ou obter uma máquina de fundição de alta pressão?

Escolher entre terceirizar e adquirir uma máquina HPDC depende do seu negócio, do tamanho do projeto e dos recursos de investimento.

Pequenas e médias empresas devem terceirizar serviços de fundição independentemente do tamanho do projeto. Para grandes empresas, o desejo de maximizar o lucro determinará sua escolha, pois o HPDC tem um alto custo de inicialização, manutenção e operação.

A terceirização para um serviço de fundição sob pressão só deve ocorrer após a verificação de vários fatores, sendo os mais importantes a capacidade de fabricação, preço e qualidade. Na WayKen, nossas fábricas e instalações avançadas nos permitem fabricar peças fundidas de alta qualidade e econômicas. Use nossa cotação online e obtenha uma análise DFM gratuita. Além disso, você desfruta de prazos de entrega rápidos e preços competitivos de mercado.

Conclusão

A fundição de alta pressão é um processo de fabricação comum em indústrias que utilizam peças metálicas sólidas com designs complexos. Oferece facilidade de operação, menor desperdício de material e economia. Este artigo falou sobre o processo e sua aplicação na fabricação de peças. Você precisa de peças metálicas de alta qualidade fabricadas com fundição sob pressão? Deixe-nos ajudá-lo a começar.
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Perguntas frequentes

Por que você usa usinagem CNC para molde de fundição?

A usinagem CNC é o processo de fabricação de moldes mais comum devido à sua precisão, exatidão e alta tolerância. O molde requer um processo que pode fornecer detalhes elevados. Assim, a usinagem CNC é um processo comum para fazer moldes de fundição.

A fundição de alta pressão é para plásticos?

Não, você precisa usar moldagem por injeção para polímeros plásticos. A fundição sob pressão é a moldagem por injeção de metais.

Qual ​​é a diferença entre fundição de alta pressão e fundição por gravidade?

A fundição de alta pressão é um tipo de processo de fundição sob pressão, ou seja, injeta usando pressão. Por outro lado, a fundição por gravidade envolve o preenchimento do molde com metal fundido sob a influência da gravidade.