Fundição sob Baixa Pressão Explicada: Benefícios, Processo e Por Que é Essencial para Peças Automotivas

Pelo nome, a fundição sob baixa pressão envolve injetar o material fundido na matriz sob uma baixa pressão bem controlada que dá vantagens ao processo. Por exemplo, permite fabricação precisa de rodas axialmente simétricas, então as indústrias automotivas são as principais usuárias do processo.

Antes de terceirizar para um serviço de fundição sob pressão, é importante conhecer o processo você mesmo. Portanto, este artigo apresentará a fundição sob baixa pressão, como funciona, suas vantagens e desvantagens, e outras alternativas que você poderia usar.

O que é Fundição sob Baixa Pressão?

LPDC envolve encher um molde de fundição com metal fundido sob baixa pressão. É altamente preciso devido ao enchimento constante da cavidade da matriz durante a fase de encolhimento (solidificação). Isso significa que compensa a redução de volume. Outros atributos incluem redução na formação de óxido e porosidade e consistência superior do metal fundido de cima a baixo.

Como Funciona a Fundição sob Baixa Pressão?

A fundição sob baixa pressão usa pequena pressão, tipicamente em torno de 20-100 kPa (2,9-14,5 psi), em vez de gravidade para encher uma matriz. Ao contrário do processo tradicional de fundição sob pressão, tem uma configuração única e usa vários equipamentos. Abaixo está uma ilustração da configuração e equipamentos necessários.

O processo começa com um forno de fusão que derrete as ligas metálicas e as leva à temperatura de fundição. Por exemplo, o alumínio tem temperatura de fundição de 710-720°C.

O metal fundido então vai para um forno de espera abaixo do molde, que funciona como recipiente enquanto mantém o líquido na temperatura de fundição.

A baixa pressão força o metal fundido através de um tubo de subida no molde. O metal líquido move-se sob pressão constante até o metal fundido solidificar na cavidade da matriz.

Na solidificação, a pressão é liberada, e o metal fundido restante volta através do tubo de subida para o forno de espera para reciclagem. Finalmente, a fundição será facilmente removida uma vez que o molde esfrie.

Vantagens da Fundição sob Baixa Pressão

LPDC tem muitas vantagens tornando-a um método de fundição aplicável em várias indústrias. Abaixo estão algumas vantagens do processo.

Alta Precisão

Peças feitas usando o processo são altamente precisas. Isso se deve à pressão baixa mantida durante a solidificação. Portanto, há um enchimento contínuo da cavidade da matriz, compensando o encolhimento de volume à medida que o metal fundido solidifica. Devido à alta precisão, é o melhor método para fabricar peças axialmente simétricas, como rodas.

Forma Fundições Altamente Puras

As fundições são altamente puras devido à pouca ou nenhuma escória responsável pela impureza. O baixo nível de escória é devido à configuração da máquina de fundição. Geralmente, escórias estão na superfície dos metais fundidos. No entanto, como os tubos de subida descem o forno de espera, o metal líquido forçado para a cavidade não contém escórias. Daí a fundição altamente pura. Além disso, como este é um processo de baixa pressão, a chance de escória entrar no molde é baixa.

Além disso, o processo não leva à oxidação do metal fundido devido ao processo de enchimento estável. Estabilidade reduz ou elimina tombamento, impacto e respingos do metal fundido durante o processo. Portanto, não há formação de escórias de oxidação que podem afetar a pureza das fundições.

Boa Conformabilidade

O enchimento de baixa pressão leva a boa conformabilidade devido à melhoria na fluidez do metal líquido. Portanto, fundições feitas usando o processo têm contorno claro e superfície lisa. Geralmente, o processo é ideal para fabricar peças fundidas com geometrias complexas devido à sua alta conformabilidade.

Cristalização

Como a fundição solidifica sob pressão, pode cristalizar e formar uma estrutura compacta. Portanto, fundições feitas via processo são sólidas e adequadas para fabricar peças que requerem bons valores de resistência.

Desvantagens da Fundição sob Baixa Pressão

Embora o processo de fundição sob baixa pressão seja ideal para alcançar resultados precisos, também tem desvantagens.

Ciclo de Fundição Mais Lento

Uma desvantagem é que tem um ciclo mais lento devido à baixa pressão. Portanto, o número de peças fabricáveis é baixo, e as peças têm alto custo.

Parte Metálica Erodida

Forma de fundição de alumínio erodida pode ocorrer devido à parte metálica do equipamento entrar em contato com o metal fundido. Isso pode levar a altos custos de manutenção, especialmente em configurações de manufatura grandes. Além disso, os constituintes da parte metálica do equipamento podem entrar no metal líquido, afetando o desempenho.

Não Adequado para Fabricar Peças de Parede Fina

A espessura mínima de parede de fundições que você pode fabricar usando o processo é de cerca de 3 mm. Portanto, não é adequado para fabricar peças de parede fina que a fundição sob alta pressão.

RapidDirect: Seu Parceiro de Fundição sob Baixa Pressão

O processo de fundição sob baixa pressão deve estar no topo de sua lista se seu projeto requer precisão, fundição pura e propriedades de material excepcionais. Embora tenha um ciclo de fundição lento, escolher o processo perfeito para seu projeto requer experiência e conhecimento. Então é bom obter aconselhamento especializado desde cedo.

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Fundição sob Baixa Pressão vs. Fundição sob Alta Pressão

Fundição sob baixa pressão e alta pressão são aplicáveis em diferentes cenários dependendo da complexidade do componente, número de peças e orçamento de manufatura. Abaixo está um esclarecimento sobre as diferenças entre as duas e as vantagens da fundição sob baixa pressão sobre a alta pressão.

Tempo de Ciclo

A faixa de pressão da fundição sob baixa pressão é em torno de 0,7 bar a 1 bar. Por outro lado, a fundição sob alta pressão envolve alta pressão (frequentemente acima de 1.000 bars).

Como resultado, a fundição sob baixa pressão tem um tempo de ciclo menor que a fundição sob alta pressão. Isso é visível no último sendo responsável por cerca de 50% de fundições de metais leves à frente dos 20% da baixa pressão.

Resistência da Peça

Peças feitas de fundição sob baixa pressão têm altos valores de resistência, pois a solidificação ocorre sob pressão constante por um longo tempo para formar uma estrutura compacta e densa. Peças feitas usando alta pressão também têm bom valor de resistência. No entanto, você não pode comparar sua resistência a peças feitas usando baixa pressão, pois a pressão é alta e o tempo é rápido.

Qualidade da Fundição

Fundições feitas usando baixa pressão têm qualidade superior à fundição sob alta pressão. Isso se deve à redução de volume por encolhimento sendo complementada pela injeção constante de metal fundido na cavidade da matriz até a solidificação.

Além disso, estas fundições são mais puras devido à menor quantidade de escória presente, e não têm poros. Isso é diferente de fundições sob alta pressão, que podem ter poros devido à alta pressão, e escórias são injetáveis na cavidade da matriz.

Custo

A fundição sob alta pressão incorre em custo operacional e de investimento mais alto que a fundição sob baixa pressão devido às máquinas necessárias. No entanto, tem um custo de peça menor devido ao seu tempo de ciclo rápido.

Espessura

A fundição sob baixa pressão é o método ideal para fabricar peças grossas. No entanto, não é adequada para peças de parede fina (não adequada para espessura abaixo de 3 mm). Por outro lado, a fundição sob alta pressão pode fabricar peças de parede fina (abaixo de 0,40 mm).

Alternativas à Fundição sob Baixa Pressão

Embora tenha inúmeras vantagens, certas condições podem limitar o uso de fundição sob baixa pressão. Portanto, introduzimos várias alternativas ao processo e como elas se comparam ao processo de fundição sob baixa pressão.

Fundição por Gravidade

Fundição por gravidade, também conhecida como processo de fundição em molde permanente, é um processo que envolve encher o metal fundido no molde usando gravidade. É adequada para ligas de materiais não-ferrosos como alumínio, cobre, magnésio e zinco.

Uma das vantagens da fundição por gravidade sobre a fundição sob baixa pressão é sua ampla gama de materiais compatíveis. Isso é diferente do último sendo mais popular para trabalhar com ligas de alumínio. Daí o nome "fundição de alumínio sob baixa pressão".

Fundição por Investimento (Investment Casting)

Fundição por investimento ou fundição de precisão baseia-se em um processo antigo chamado fundição a cera perdida. O processo envolve fazer um padrão de cera na forma do produto final via processos como moldagem por injeção ou impressão 3D.

A cera é mergulhada em uma pasta cerâmica com a espessura controlada para formar um molde. Na solidificação da cera, o molde é pré-aquecido e a cera removida para criar um revestimento metálico. O metal fundido pode então ser injetado no molde, e procedimentos adequados seguem.

A fundição por investimento é mais precisa que fundições sob baixa pressão, pois o padrão de cera vem de processos de manufatura precisos como impressão 3D. Além disso, a cerâmica não se expande.

Fundição em Areia

Fundição em areia é o processo de fundição de metal mais comum usado em fábricas especializadas chamadas fundições. O processo tradicional envolve fazer um molde usando areia, argila e água, enchê-lo com metal fundido e quebrar o molde na conclusão. A comparação fundição sob pressão vs fundição em areia é majoritariamente baseada no tipo de metal com o qual você está trabalhando. A fundição em areia supera a fundição sob baixa pressão quando você quer trabalhar com metal de alto calor.

Conclusão

A fundição sob baixa pressão envolve injetar metal fundido (majoritariamente alumínio) na matriz com sobrepressão relativamente baixa. O processo tem um tempo de ciclo curto. Além disso, é altamente preciso para fabricar fundições com geometrias complexas e fornece fundição pura com propriedades de material excepcionais, tornando-a um processo principal em muitas indústrias. Este artigo introduziu como funciona, suas vantagens e desvantagens, e outras alternativas que você poderia usar.

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Perguntas Frequentes

Por que o alumínio é bom para fundição sob pressão?

O alumínio é o material mais comum para fundição sob pressão devido ao seu peso leve. Mesmo sendo leve, a fundição de alumínio tem alta resistência à tração. Além disso, há mais opções de acabamento superficial para fundição de alumínio. Portanto, são materiais mais estéticos que outros materiais não-ferrosos.

Quais são os tipos de fundição sob pressão?

Existem dois tipos de fundição sob pressão: fundição sob alta pressão e fundição sob baixa pressão. Ambos os processos são semelhantes na configuração. No entanto, diferem em processo e propriedades. Portanto, são aplicáveis em diferentes cenários.
A fundição sob alta pressão tem aplicação mais ampla devido aos ciclos de fundição altos. No entanto, a fundição sob baixa pressão é mais precisa e adequada para fabricar peças axialmente simétricas.