Fundição sob Alta Pressão (HPDC): O Processo de Precisão para Peças Complexas

Já se perguntou como fabricar peças complexas de veículos como bloco do motor, trem de força e componentes de suspensão? Contraste essas peças volumosas com componentes leves como ferramentas cirúrgicas na indústria médica. A fundição sob alta pressão, um processo de manufatura popular, pode fabricar esta gama de produtos.

O que torna este um processo tão popular com aplicações generalizadas? Você encontrará isso e mais sobre as tecnicidades do processo neste artigo. Ele explica o processo de fundição sob alta pressão HPDC, sua aplicação e suas vantagens para que você possa tomar uma decisão informada sobre se o processo é certo para suas necessidades de manufatura.

O que é Fundição sob Alta Pressão?

A fundição sob alta pressão é um processo onde metal fundido é alimentado em uma matriz e solidificado para obter o componente desejado. O metal fundido é forçado, sob alta pressão (geralmente pressão hidráulica), dentro da cavidade da matriz e uma prensa poderosa o mantém dentro. Uma vez concluída a solidificação, a remoção da fundição ocorre abrindo a matriz. Após a ejeção do produto final, a matriz é travada novamente para o próximo ciclo de produção. A ferramentaria de fundição sob alta pressão compreende dois blocos de aço que formam as duas extremidades de uma cavidade de matriz que forma o objeto desejado.

Histórico de Evolução da Fundição sob Alta Pressão

O processo de fundição sob pressão originou-se em meados de 1800 para a indústria de impressão. Despejar uma combinação de chumbo e estanho em um molde de aço produziu as teclas de máquinas de impressão. A partir daí, o processo ganhou popularidade em várias outras indústrias. Usar várias formas de molde em fundição sob pressão podia criar uma gama diversificada de produtos. A partir de 1914, o processo de manufatura começou a utilizar outros materiais como ligas de zinco e alumínio (que encontram uso comum na indústria atual). Além disso, a maioria das ligas que a indústria usa hoje estava disponível em meados de 1930.

Como Funciona a Fundição sob Alta Pressão?

HPDC tipicamente funciona nos 4 processos de preparação do molde, injeção, ejeção e tratamento pós-fundição. Pode haver variações no método para atender a diferentes requisitos de produto. Esses aprimoramentos incluem fundição sob vácuo, fundição de enchimento lento e processamento de metal semissólido (SSM), etc. No entanto, as etapas processuais gerais são as seguintes:

1. Preparação do Molde

No início do ciclo de produção, é importante limpar o molde de fundição para remover impurezas. Em seguida, lubrifique as paredes internas do molde. Isso regula a temperatura do molde e permite fácil remoção do produto fundido.

2. Injeção

Despeje o metal fundido em uma câmara de injeção e, em seguida, injete-os no molde. Existem 2 métodos pelos quais este processo de injeção pode ocorrer. Estes são injeção de câmara quente e câmara fria.

Injeção de Câmara Quente

Neste método, mergulhe o sistema de injeção no forno de fusão. O metal fundido faz seu caminho através do êmbolo de injeção no bico e, subsequentemente, na matriz. Este método é adequado para metais como zinco, magnésio e chumbo.

Injeção de Câmara Fria

Neste método, despeje o metal fundido manualmente ou através de um mecanismo automatizado, em uma manga de câmara fria. Em seguida, force um êmbolo hidráulico através da manga. Este êmbolo veda a porta e força o metal para a matriz. Uma vez concluída a solidificação, remova o êmbolo e então abra a matriz para ejetar a cavidade. Este método é adequado para sólidos com altos pontos de fusão como alumínio, latão e magnésio. O processo de câmara fria, além disso, usa injeção horizontal ou vertical.

O magnésio pode funcionar com ambos os processos de injeção de câmara fria e quente. Tipicamente, peças pequenas e intrincadas são produzidas através de máquinas de câmara quente porque estas máquinas têm restrições de tamanho. Além disso, peças de fundição de zinco sob alta pressão são tipicamente mais fortes que peças de fundição de alumínio sob pressão.

O processo de injeção, em ambos os métodos, ocorre em altas pressões tipicamente variando de 1.500 a 25.000 PSI. Este processo ocorre em uma fração de segundos. O molde deve ser completamente vedado e mantido sob esta alta pressão para a solidificação ocorrer. Pressões hidráulicas podem comprimir quaisquer gases presos dentro do molde e alimentar a contração de solidificação durante o processo de resfriamento. Forças de até 4.000 toneladas estão comercialmente disponíveis para segurar a matriz e suportar as altas pressões.

3. Remoção da Peça

Ao garantir que todo o metal fundido solidificou, remova a cavidade do molde. Pinos ejetores podem liberar a cavidade. Os pinos ejetores são tipicamente apresentados na extremidade móvel do molde e empurram para fora a peça de fundição solidificada da cavidade.

4. Aparamento

A etapa final da fundição sob alta pressão envolve a remoção de material extra do produto e do molde. Uma matriz de aparamento, serra, etc., pode ajudar a conduzir o processo de aparamento. Além disso, as sucatas de metal podem ser reutilizáveis e recicláveis em ciclos de produção subsequentes.

Se você procura mais fundição sob pressão, pode se interessar pelo nosso guia de fundição sob baixa pressão para enriquecer seu conhecimento!

Vantagens da Fundição sob Alta Pressão

A fundição sob alta pressão é um processo popular em várias indústrias devido aos seus vários benefícios relativos a outros processos de manufatura. Abaixo estão algumas das vantagens.

– Taxas de Produção Mais Altas

O processo de fundição sob alta pressão resulta em taxas de produção mais altas que fundição sob baixa pressão ou gravidade. O uso de alta pressão permite a injeção de metal fundido em altas velocidades, resultando em taxas de produção mais altas. Assim, tornando este processo popular na manufatura de alto volume.

– Peças de Boa Qualidade Fabricadas

Além disso, a fundição sob alta pressão entrega boa qualidade em termos de precisão dimensional e acabamento superficial superior. Produtos de alta precisão não precisam de processos extras de aparamento que podem consumir tempo e ser custosos. Bom acabamento superficial facilita o processo de revestimento. Além disso, as vantagens dos produtos de fundição sob alta pressão incluem excelente uniformidade e propriedades mecânicas ótimas.

– Produtos de Parede Fina

As altas pressões neste processo de fundição sob pressão podem permitir seções transversais mais finas que qualquer outro processo de fundição. Obter espessuras de parede abaixo de 0,40 mm é possível de acordo com seu requisito e tamanho do componente. As paredes finas ajudam na redução de peso dos produtos. Também permite a adição de inserts (também referidos como partes "co-cast") como parafusos e revestimentos, dentro do produto durante o processo de fundição. Assim, ajudando a reduzir o número de componentes durante a montagem.

– Alcançar Design Complexo

O processo de fundição sob pressão permite o uso de várias formas de matriz. Flexibilidade em formas de matriz significa que peças complexas podem ser produzidas durante o processo de fundição, ajudando em montagens complexas.

– Matrizes Duráveis

As matrizes usadas no processo têm vida útil durável, o que significa que podem ser reutilizadas em múltiplos ciclos de produção. Isso reduz o custo por unidade do produto de fundição sob pressão.

Aplicações da Fundição sob Alta Pressão

Devido à qualidade superior dos produtos obtidos através de HPDC, o processo encontrou várias aplicações críticas em um conjunto diversificado de indústrias.

– Indústria Automotiva

A fundição sob alta pressão pode produzir vários componentes estruturais automotivos de alumínio e magnésio. Fabrica peças como blocos de motor, carcaças de caixa de câmbio, cártteres de óleo, suportes de motor e peças estruturais como vigas transversais.

– Indústria Médica

Também é uma técnica popular na produção de ferramentas cirúrgicas leves na indústria médica. Além disso, dispositivos médicos e equipamentos de imagem de alta produção, bombas de infusão, etc., também são fabricados usando o processo HPDC.

– Indústria Aeroespacial

Devido à capacidade de fabricar designs complexos e intrincados e automação, este processo é altamente popular na indústria aeroespacial. Ligas de alumínio, zinco e magnésio são usadas para fabricar peças de motor para aplicações aeroespaciais.

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PERGUNTAS FREQUENTES

P1. Por que é chamado fundição sob pressão (die casting)?

A razão é que o processo usa matrizes (dies). Matrizes são moldes de aço fabricados principalmente por usinagem CNC nos quais metal líquido é injetado. É dividido em duas metades: uma metade fixa acoplada à máquina de fundição e uma metade móvel ejetora.

P2. Como a fundição sob pressão difere de outros métodos de produção de fundição?

Fundições sob pressão têm muitas das mesmas vantagens que produtos de fundição por gravidade, como rigidez, aparência e sensação do metal sólido; propriedades de resistência à fadiga testadas; boas capacidades de amortecimento de som; blindagem EMI embutida para aplicações eletrônicas. No entanto, em particular, a fundição sob pressão permite produção rápida com excelente precisão dimensional que frequentemente elimina toda necessidade de usinagem. Além disso, a fundição em areia requer um novo molde para cada produção, enquanto a fundição em molde permanente é mais lenta comparada à fundição HPDC.

P3. Qual a diferença entre fundição sob baixa pressão e alta pressão?

LPDC tem faixas de pressão entre 0,08-0,15 MPa enquanto HPDC tem faixa entre 30-70 MPa. As taxas de produção em LPDC são médias com ciclo de fundição lento. Enquanto HPDC tem taxas de produção mais altas com ciclos de fundição mais rápidos. HPDC produz produtos com porosidade e bom acabamento superficial. Por outro lado, LPDC produz sem porosidade dentro da fundição, mas seu acabamento superficial é médio.