Guia Completo dos Processos de Fundição: Técnicas e Aplicações

Classificação dos Processos de Fundição

• Fundição em Areia
• Fundição em Casca (Shell Mold)
• Microfusão (Investment Casting)
• Fundição sob Pressão (Die Casting)
• Fundição de Baixa Pressão
• Fundição Centrífuga
• Fundição por Gravidade
• Fundição a Vácuo
• Fundição por Compressão (Squeeze Casting)
• Fundição de Espuma Perdida (Lost Foam)
• Fundição Contínua (Continual Casting)

Fundição em Areia

Método de fundição para fabricar peças em molde de areia. Aço, ferro e a maioria das ligas não ferrosas podem ser obtidas por fundição em areia.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

1. Adequado para fabricar brutos com formas complexas, especialmente com cavidades internas complexas;
2. Ampla adaptabilidade e baixo custo;
3. Para materiais com baixa plasticidade, como ferro fundido, a fundição em areia é o único processo de conformação para fabricar peças ou brutos.

Aplicação:

Blocos de motor, cabeçotes, virabrequins e outros fundidos automotivos.

Fundição em Casca (Shell Mold Casting)

A fundição em casca é um processo de molde consumível: o metal fundido é vertido em um molde descartável. Areia revestida com resina é depositada sobre um molde metálico reutilizável aquecido para endurecê-la em uma casca fina, que é então aquecida e solidificada para atingir resistência e rigidez suficientes. Assim, após o fechamento das metades superior e inferior com grampos ou coladas com resina, forma-se um molde descartável.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Permite produção automatizada em massa;
2. Bom acabamento superficial e precisão de usinagem, reduzindo custos de usinagem subsequente;
3. Peças grandes e formas complexas podem ser produzidas;
4. Baixo custo de molde e menos resíduos gerados.

Desvantagens:

1. A resina usada é cara;
2. O molde metálico reutilizável deve ser usinado com precisão, com alto custo;
3. Gases irritantes são gerados durante a vazamento;
4. Fundidos com resistência ruim e alta porosidade.

Aplicação:

Adequado para produzir vários fundidos de liga de pequeno e médio porte com grandes lotes, alta precisão dimensional, parede fina e forma complexa, como cabeçotes de cilindro, bielas, coletores, etc.

Microfusão (Investment Casting)

Geralmente refere-se a um esquema de fundição em que o material fusível é feito em um modelo, várias camadas de materiais refratários são revestidas na superfície do modelo para fazer uma casca de molde, e então o modelo é derretido fora da casca, obtendo um molde sem linha de partição, que pode ser preenchido com areia após cozimento em alta temperatura. É frequentemente chamado de "fundição a cera perdida".

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Alta precisão dimensional e geométrica;
2. Alta rugosidade superficial (superfície lisa);
3. Capaz de fundir peças complexas, e a liga de fundição não é limitada.

Desvantagens:

Processo complicado e alto custo.

Aplicação:

Adequado para fabricar peças pequenas com formas complexas, altos requisitos de precisão ou outras dificuldades de usinagem, como pás de turbinas de motores.

Fundição sob Pressão (Die Casting)

Alta pressão é usada para prensar o metal fundido em uma cavidade de molde metálico de precisão em alta velocidade, e o metal fundido resfria e solidifica sob pressão para formar fundidos.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Metal fundido suporta alta pressão e alta vazão;
2. Alta qualidade do produto, tamanho estável e boa intercambiabilidade;
3. Alta eficiência de produção e longa vida útil do molde;
4. Adequado para produção em massa com bons benefícios econômicos.

Desvantagens:

1. Fundidos propensos a pequenos poros e porosidade de retração;
2. Não adequado para trabalhar sob carga de impacto e vibração, devido à baixa plasticidade dos fundidos sob pressão;
3. Fundição sob pressão de ligas de alto ponto de fusão pode reduzir a vida útil do molde e afetar a expansão da produção.

Aplicação:

Fundidos sob pressão foram usados primeiro na indústria automobilística e de instrumentos, e depois expandiram-se para várias indústrias, como máquinas agrícolas, indústria de máquinas-ferramenta, eletrônica, defesa nacional, computadores, equipamentos médicos, relógios, câmeras, ferragens diárias, etc.

Fundição de Baixa Pressão (Low Pressure Casting)

Refere-se ao método de preencher o molde com metal fundido sob pressão mais baixa (0,02-0,06 MPa) e solidificar sob pressão para formar fundidos.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

1. A pressão e velocidade durante o vazamento podem ser ajustadas, aplicável a vários moldes de fundição (moldes metálicos, moldes de areia, etc.), adequado para fundir várias ligas e fundidos de vários tamanhos;
2. Preenchimento por injeção inferior, o preenchimento do metal fundido é estável e sem respingos, evitando aprisionamento de gases e erosão da parede do molde e núcleo, melhorando a taxa de qualificação dos fundidos;
3. Fundidos solidificam sob pressão, com estrutura compacta, contorno claro, superfície lisa e altas propriedades mecânicas, particularmente benéfico para fundidos com paredes grandes e finas;
4. O alimentador de riser é omitido, e a taxa de utilização do metal aumenta para 90-98%;
5. Baixa intensidade de trabalho, boas condições de trabalho, equipamento simples, fácil de realizar mecanização e automação.

Aplicação:

Principalmente produtos tradicionais (cabeçote de cilindro, cubo de roda, estrutura de cilindro, etc.).

Fundição Centrífuga (Centrifugal Casting)

Método de fundição no qual o metal fundido é vertido em um molde rotativo, e o molde é preenchido sob a ação da força centrífuga para solidificar o metal fundido em forma.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Quase nenhum consumo de metal do sistema de alimentação e riser, melhorando o rendimento do processo;
2. Núcleo de molde desnecessário na produção de fundidos ocos, melhorando muito a capacidade de enchimento de metal na produção de fundidos tubulares longos;
3. Menos poros, inclusões de escória e outros defeitos, alta densidade e altas propriedades mecânicas dos fundidos;
4. Conveniente para fabricar fundidos compostos de barril e manga.

Desvantagens:

1. Certas limitações na produção de fundidos de forma especial;
2. Qualidade de fundição ruim, diâmetro interno impreciso, superfície interna áspera e grande margem de usinagem;
3. Fundidos propensos à segregação por gravidade específica.

Aplicação:

A fundição centrífuga foi usada primeiro para produzir tubos de ferro fundido. O processo é usado em metalurgia, mineração, transporte, máquinas de drenagem e irrigação, aviação, defesa nacional, automóvel e outras indústrias para produzir fundidos de aço, ferro e ligas de carbono não ferrosas. Entre eles, tubos de ferro fundido centrífugo, camisas de cilindro e buchas de motores de combustão interna são os mais comuns.

Fundição por Gravidade (Gravity Casting)

Refere-se a um método de conformação no qual o metal fundido é preenchido em um molde metálico sob a ação da gravidade e resfriado e solidificado no molde para obter fundidos.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Grande condutividade térmica e capacidade térmica do molde metálico, velocidade de resfriamento rápida, estrutura de fundido densa, e propriedades mecânicas cerca de 15% superiores às peças de fundição em areia;
2. Fundidos com alta precisão dimensional e baixa rugosidade superficial com boa estabilidade de qualidade;
3. Como o núcleo de areia não é usado ou raramente usado, pode melhorar o ambiente, reduzir poeira e gases nocivos, e reduzir a intensidade de trabalho.

Desvantagens:

1. O molde metálico em si não tem permeabilidade ao ar, então medidas devem ser tomadas para drenar o ar na cavidade e o gás gerado pelo núcleo de areia;
2. O molde metálico não é deformável, e o fundido é propenso a trincas durante a solidificação;
3. Long ciclo de fabricação e alto custo de produção do molde metálico só mostram bom efeito econômico em produção em massa.

Aplicação:

A fundição por gravidade não é apenas adequada para produção em massa de ligas não ferrosas como ligas de alumínio e magnésio com formas complexas, mas também para produção de fundidos e lingotes de ferro e aço.

Fundição a Vácuo (Vacuum Casting)

Processo avançado de fundição que elimina ou reduz significativamente poros e gases dissolvidos nas peças fundidas extraindo o gás da cavidade do molde durante o processo de fundição, melhorando assim as propriedades mecânicas e a qualidade superficial das peças.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

Vantagens:

1. Elimina ou reduz poros internos dos fundidos, melhora propriedades mecânicas e qualidade superficial, e melhora o desempenho de revestimento;
2. Reduz a contrapressão da cavidade, ligas com baixa pressão específica e baixo desempenho de fundição podem ser usadas, e é possível fundir peças grandes com máquinas pequenas;
3. Condições de enchimento melhoradas, permitindo fabricar fundidos com paredes mais finas.

Desvantagens:

1. Custo mais alto, devido à estrutura de vedação complexa do molde, difícil de fabricar e instalar.
2. O efeito não é muito significativo se o método de fundição a vácuo for controlado inadequadamente.

Fundição por Compressão (Squeeze Casting)

Método de solidificação e conformação por fluxo de metal líquido ou semi-sólido sob alta pressão para obter diretamente peças ou brutos. Tem as vantagens de alta taxa de utilização de metal líquido, processo simplificado e qualidade estável. É uma tecnologia de conformação de metal economizadora de energia com perspectivas de aplicação.

Fluxo do Processo:

Fundição por Compressão Direta:

Pulverização de revestimento, vazamento de liga, fechamento do molde, pressurização, manutenção de pressão, alívio de pressão, abertura do molde, desmolde do bruto e reinicialização.

Fundição por Compressão Indireta:

Pulverização de revestimento, fechamento do molde, alimentação, enchimento do molde, pressurização, manutenção de pressão, alívio de pressão, abertura do molde, desmolde do bruto e reinicialização.

Características Técnicas:

1. Pode eliminar defeitos internos como poros, cavidades de retração e porosidade de retração;
2. Baixa rugosidade superficial e alta precisão dimensional;
3. Pode prevenir trincas de fundição;
4. Fácil de realizar mecanização e automação.

Aplicação:

Pode ser usado para produzir vários tipos de ligas, como liga de alumínio, liga de zinco, liga de cobre, ferro fundido dúctil, etc.

Fundição de Espuma Perdida (Lost Foam Casting)

Fundição de Espuma Perdida (também conhecida como Fundição de Molde Completo):

Novo método de fundição que cola e combina modelos de parafina ou espuma semelhantes em tamanho e forma aos fundidos em clusters de modelos. Após escovar e secar revestimento refratário, enterra-se em areia de quartzo seca para modelagem por vibração, vazamento sob pressão negativa para gasificar o modelo, o metal líquido ocupa a posição do modelo e forma um fundido após solidificação e resfriamento.

Fluxo do Processo:

Pré-espumação → moldagem por espumação → imersão em revestimento → secagem → modelagem → vazamento → queda de areia → limpeza

Características Técnicas:

1. Fundidos de alta precisão, não requer núcleo de areia, economizando tempo de usinagem;
2. Sem superfície de partição, design flexível e alta liberdade de design;
3. Produção limpa sem poluição;
4. Reduz investimento e custos de produção.

Aplicação:

Adequado para produzir fundidos de precisão de vários tamanhos com estrutura complexa, tipos de liga ilimitados e lotes de produção. Como caixa de motor de ferro fundido cinzento, cotovelo de aço de alto manganês, etc.

Fundição Contínua (Continual Casting)

A Fundição Contínua é um método avançado de fundição, cujo princípio é verter continuamente metal fundido em um molde metálico especial chamado cristalizador. O fundido solidificado (com crosta) é continuamente puxado da outra extremidade do cristalizador. Fundidos de qualquer comprimento ou comprimento específico podem ser obtidos por este método.

Fluxo do Processo:

(Imagem do fluxo de processo)

Características Técnicas:

1. Cristais densos, estrutura uniforme e boas propriedades mecânicas, pois o metal é resfriado rapidamente;
2. Economiza metal e aumenta o rendimento;
3. Processo simplificado, eliminando modelagem e outros processos, diminuindo intensidade de trabalho e reduzindo muito a área de produção necessária;
4. Fácil de realizar mecanização e automação, melhorando a eficiência de produção.

Aplicação:

O método de fundição contínua pode ser usado para fundir aço, ferro, liga de cobre, liga de alumínio, liga de magnésio e outros fundidos longos com formas de seção transversais inalteradas, como lingotes, placas, tarugos, tubos, etc.