Fundição sob Pressão (Die Casting): Benefícios, Desvantagens e Insights Comparativos

A fundição sob pressão é uma das técnicas de manufatura mais flexíveis e inovadoras para fabricar peças metálicas. Vários componentes para engrenagens, fechaduras, automóveis e peças de motocicletas são fabricados com fundição sob pressão. Se você escolher o processo de fundição sob pressão para suas aplicações, é melhor conhecer seus prós e contras antecipadamente.

Neste artigo, você aprenderá em detalhes sobre vantagens e desvantagens da fundição sob pressão. Além disso, a compararemos a algumas outras técnicas de manufatura comuns para ajudá-lo a fazer a melhor escolha.

O que é Fundição sob Pressão?

A fundição sob pressão é um processo de manufatura envolvendo metais e ligas fundidos em um molde de aço sob condições extremas de temperatura e pressão para criar a forma desejada. O processo de fundição sob pressão é bastante similar ao de moldagem por injeção de plástico. No entanto, é principalmente usado para metais não-ferrosos com pontos de fusão baixos e alta fluidez, como alumínio, zinco, cobre, magnésio, etc.

Existem dois tipos de máquinas para fundição sob pressão, a câmara quente e câmara fria.

Uma máquina de câmara quente possui um forno embutido que aquece o metal em estado fundido antes de transferi-lo para moldes para moldagem, o que pode acelerar a produção cíclica. Em contraste, na máquina de câmara fria, o aquecimento dos metais ocorre em um forno separado.

Máquina de câmara quente funde ligas metálicas com pontos de fusão baixos como zinco, cobre e chumbo. Por outro lado, a máquina de câmara fria é preferida para metais de alta temperatura de fusão e resistência à corrosão. Portanto, o material que você escolhe para o processo determina qual máquina usar.

Prós e Contras da Fundição sob Pressão

Após uma breve compreensão do processo de fundição sob pressão, vamos mergulhar em suas vantagens e desvantagens. No entanto, primeiro fazemos um resumo simples mostrado abaixo.

Nº	Vantagens	Desvantagens
1	Proporciona alta eficiência de produção.	O custo da matriz pode ser caro.
2	Permite fácil produção de peças de parede fina e componentes internos que requerem altos padrões de precisão.	Encontra dificuldades de manufatura ao fabricar peças grandes.
3	Produz peças com estrutura cristalina fina e excelentes características mecânicas.	Não ideal para metais ferrosos e ligas metálicas com pontos de fusão muito altos.
4	Processo de manufatura econômico, especialmente para produção de grande volume.	Propenso a causar aprisionamento de gases, levando à porosidade das fundições.
5	Baixo custo de operações de pós-processamento porque peças fabricadas têm bom acabamento superficial.	O ciclo de produção pode levar muito tempo, dependendo da complexidade das peças.

5 Vantagens da Tecnologia de Fundição sob Pressão

1. Peças Complexas de Parede Fina

A fundição de alumínio sob pressão pode fabricar componentes complexos e leves, mas com excelente relação resistência-peso, dando-lhe vantagem sobre outras fundições de molde metálico e fundições por investimento. Peças de fundição sob pressão com ligas de alumínio podem ter espessura tão baixa quanto 0,5 mm; a espessura de parede de peças fundidas feitas com zinco pode ser ainda tão baixa quanto 0,3 mm.

2. Altas Propriedades Mecânicas

Produtos de fundição sob pressão apresentam excelentes propriedades mecânicas. À medida que o metal líquido solidifica sob alta pressão, o produto aparece fino, compacto e cristalino. Peças de fundição sob pressão são rígidas com alta dureza e resistência. Também têm durabilidade melhorada e alta condutividade.

3. Alta Tolerância Dimensional

A fundição sob pressão produz peças com alta durabilidade e precisão dimensional. Mesmo quando expostas a condições adversas, as peças mantêm sua precisão dimensional ao longo do tempo. Como resultado, a fundição sob pressão é usada na fabricação de peças complexas e internas de máquinas que requerem altos padrões de precisão e exatidão.

A fundição sob pressão mantém tolerâncias mais apertadas que outros processos de fundição. Ou seja, peças são produzidas com variações mínimas. A classe de tolerância típica de fundições sob pressão é IT13~IT15 em GB/T 1800-2009. Precisão mais alta pode atingir IT10~W 11. Portanto, a excelente precisão dimensional da fundição sob pressão evita a necessidade de usinagem e melhora a utilização da liga.

4. Superfícies Lisas

Peças de fundição sob pressão têm uma superfície cristalina lisa e consistente. O processo de fundição sob pressão permite que a liga de metal fundido preencha os moldes e crie a forma exata. Portanto, desde que o molde seja bem formado e o processo esteja nas condições certas, as peças serão finas e lisas.

Por causa da fabricação de peças brilhantes, há menos necessidade de prosseguir com operações adicionais de pós-processamento, exceto para necessidades personalizadas. Além disso, após a fundição sob pressão ser concluída, os produtos podem ser enviados para entrega. Isso pode reduzir o tempo total do ciclo de produção.

5. Custo-Efetivo para Produção em Massa

Como a superfície de fundições sob pressão é frequentemente lisa com excelentes características mecânicas, peças fundidas sob pressão frequentemente requerem menos usinagem. Em alguns casos, nenhuma usinagem. Como resultado, há menos necessidade de gastar em operações secundárias. A capacidade da fundição sob pressão de reduzir custos de pós-processamento ajuda a garantir sua custo-efetividade.

Notavelmente, máquinas de fundição sob pressão, moldes e outros tipos de equipamentos relacionados são bastante caros. No entanto, a produção em massa auxilia na melhor distribuição de custo através do processo de produção, tornando o processo de fundição sob pressão econômico.

5 Desvantagens da Tecnologia de Fundição sob Pressão

1. Gera Facilmente Porosidade

No processo de fundição sob pressão, o metal fundido preenche rapidamente a cavidade do molde em alta velocidade, mas as cavidades carecem de permeabilidade a gás. Portanto, bolhas de gás que afetam a integridade estrutural de peças fabricadas tendem a ficar presas dentro das fundições.

A presença de cavidades de gás em fundições sob pressão afetaria tais peças quando expostas a condições adversas, como têmpera por tratamento térmico. Adicionalmente, tais peças são predispostas a dificuldades de usinagem. Portanto, a folga de usinagem das peças deve ser mantida mínima. Se não, a camada endurecida nas superfícies de fundição sob pressão seria removida, expondo a superfície.

2. Geralmente Suporta Apenas Metais Não-Ferrosos

Geralmente, a fundição sob pressão é perfeita para metais não-ferrosos com pontos de fusão mais baixos que ligas metálicas ferrosas. No entanto, o processo suporta ligas ferrosas como ferro e aço. Metais ferrosos têm pontos de fusão muito altos e baixa resistência à corrosão, o que causa baixa vida útil do molde. Portanto, fabricantes sempre escolhem ligas metálicas não-ferrosas para operações de fundição sob pressão.

Além disso, fundir metais ferrosos vem com muita complexidade e várias complicações imprevistas. Consequentemente, fabricantes se limitam a metais não-ferrosos apenas para operações de fundição sob pressão.

3. Não Adequado para Produção de Baixo Volume

A fundição sob pressão não é uma escolha prática para produção de baixo volume, porque o custo de ferramentaria de máquinas de fundição sob pressão e manutenção são bastante caros. Portanto, o processo é custoso e parece complexo para produção em pequena escala.

No entanto, a produção em grande escala torna-se custo-efetiva, pois os custos são bem distribuídos sobre os muitos itens produzidos. Fornecedores não recomendam serviços de fundição sob pressão para projetos de pequena escala, pois o processo parece ser mais caro que outros métodos de produção.

4. Baixa Vida Útil do Molde

Metais e ligas de alto ponto de fusão comprometem a eficácia de moldes de aço. Esses metais, como cobre, têm requisitos extensos para resistir à deformação térmica. A presença contínua de ligas com altos pontos de fusão tensiona o molde de fundição, reduzindo sua durabilidade.

5. Grande Investimento de Capital

Ao contrário de outros processos de fundição, a máquina de fundição, os moldes e outros equipamentos relacionados para fundição sob pressão são caros. Sem o equipamento essencial, é impossível realizar fundição sob pressão. Embora materiais baratos como zinco sejam usados para cortar custos, o processo de produção geral ainda é caro. A única vez que a fundição sob pressão torna-se custo-efetiva é em produção de grande volume.

Vantagens da Fundição sob Pressão: Comparação com Outros Processos de Manufatura

Discutimos prós e contras da fundição sob pressão. Então, vamos comparar a fundição sob pressão com outras técnicas de manufatura comuns, indicando por que é um processo de manufatura importante nas indústrias.

Fundição sob Pressão vs. Fundição em Areia

Fazendo comparações entre fundição sob pressão e fundição em areia, a fundição sob pressão prova ser um processo de manufatura superior. Os seguintes são critérios onde a fundição sob pressão prova ser uma técnica melhor que a fundição em areia.

• A fundição sob pressão requer menos usinagem e outras operações de acabamento.
• A fundição sob pressão tem melhores tolerâncias dimensionais e maior eficiência de produção.
• Porosidade é comum tanto na fundição sob pressão quanto em areia. No entanto, existem precauções para preveni-la na fundição sob pressão, mas é quase impossível na fundição em areia.
• Melhores propriedades de superfície.
• Requer menos mão de obra.
• A fundição sob pressão usa molde de aço, a fundição em areia usa molde de areia.
• A fundição em areia é inadequada para fabricar componentes de parede fina, enquanto a fundição sob pressão é.

Fundição sob Pressão vs. Moldagem por Injeção

Comparada à moldagem por injeção de plástico, a fundição sob pressão também parece ter vantagem. Abaixo estão vantagens da fundição sob pressão sobre moldagem por injeção.

• Produtos de fundição sob pressão apresentam melhores propriedades mecânicas. São mais fortes, mais duros, mais tenazes e com maior resistência térmica.
• A fundição sob pressão apresenta maior estabilidade dimensional. Portanto, mais ideal para peças que requerem alta precisão e exatidão.
• Produtos plásticos podem ser suscetíveis à radiação ultravioleta, ao contrário das fundições sob pressão.
• Produtos de fundição sob pressão são mais duráveis e podem suportar melhor estresse, intempéries e situações de carga pesada.
• A fundição sob pressão tem um ciclo de produção mais rápido. Portanto, fabricantes podem fabricar grandes volumes de peças em duração menor.

Fundição sob Pressão vs. Forjamento

Forjamento envolve moldar metal sob força compressiva extrema. No entanto, a fundição sob pressão prova ser superior ao forjamento nos seguintes aspectos:

• A fundição sob pressão pode fabricar melhor formas complexas e geometrias.
• Tem maior estabilidade dimensional.
• Produção de componentes de parede fina é um problema com forjamento.
• Ferramentaria é mais barata na fundição sob pressão.

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Neste artigo, você provavelmente agora tem vasto conhecimento sobre prós e contras da fundição sob pressão. Você sabe que a fundição sob pressão é um processo de manufatura topo para produção de alto volume e peças de alta precisão dimensional.

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Perguntas Frequentes

Como Reduzir a Porosidade de Fundições sob Pressão?

Porosidade é o principal defeito na fundição sob pressão. Abaixo estão meios de reduzir porosidade em fundições sob pressão.
a. Mantenha rigorosas medidas de controle de qualidade durante cada etapa de produção.
b. Use aditivos que ajudarão a liberar alguns dos gases dissolvidos durante a fusão.
c. Lubrifique os moldes após cada fundição – isso reduz tendências de porosidade.
d. Tente criar vácuo dentro da cavidade do molde durante a fundição.
e. Projete o molde adequadamente para fácil fluxo e escoamento do metal fundido.

Como Reduzir Custo de Ferramentaria em Fundição sob Pressão?

Para minimizar o custo de ferramentaria de fundição sob pressão, as diretrizes abaixo devem ser úteis.
a. Tente simplificar o design. Muitos detalhes intrincados tendem a aumentar o custo. Portanto, é melhor remover detalhes intrincados que não são críticos para integridade estrutural e desempenho geral da peça.
b. Embora a fundição sob pressão possa facilmente fabricar componentes de parede fina, reduzi-los ou evitá-los é melhor. Como estas paredes finas frequentemente requerem usinagem; portanto, atraem custos adicionais de fabricação.
c. Abstenha-se de tolerâncias desnecessárias. Muitos requisitos de precisão levam a aumento do custo de ferramentaria.
d. Tente evitar recursos e rebaixos difíceis de acessar com máquina CNC de 3 ou 4 eixos.

Qual é a Relação Entre Fundição sob Pressão e Moldagem por Injeção de Metal?

Moldagem por injeção de metal (MIM) e fundição sob pressão são técnicas de manufatura similares. Ambas usam metais e ligas na fabricação de peças. A principal diferença é os tipos de metal usados em cada método. A fundição sob pressão usa principalmente alumínio e outros metais não-ferrosos. Em contraste, a moldagem por injeção de metal usa aço, ferro, níquel e outras ligas MIM.