Fundição sob Alta Pressão (HPDC): Dominando a Produção de Peças Metálicas Complexas

A fundição sob 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 design de produto, muitos fabricantes de peças metálicas a consideram devido à sua facilidade de operação, menos desperdício de material e custo-efetividade.

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

Conceito de Fundição sob Alta Pressão

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

O processo de fundição sob alta pressão às vezes é confundido com fundição sob 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
• Máquinas HPDC, pelo nome, injetam o metal fundido em alta pressão (1000 a 25000 PSI)
• Máquinas LPDC têm duas metades de molde anexadas a placas de máquina diferentes
• Fundição sob baixa pressão usa máquinas alinhadas verticalmente
• Máquinas LPDC, pelo nome, injetam o metal fundido em baixa pressão.

Materiais Compatíveis com Fundição sob Alta Pressão

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

1. Alumínio

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

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

Peças HPDC de alumínio são amplamente aplicáveis em várias indústrias devido à sua leveza, estabilidade dimensional, condutividade elétrica, resistência à corrosão e resistência térmica.

2. Magnésio

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

3. Zinco

Zinco é o mais amigável ao fabricante dos três materiais HPDC comuns. Funciona melhor com sistema de câmara quente mas também é adequado para sistema de câmara fria. Ligas comuns de fundição sob pressão de zinco de alta pressão incluem Zamak 2, 3 e 5. Materiais fundidos de zinco 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 requerida e o ambiente de uso antes de selecionar. É ainda melhor verificar com um serviço de fundição sob pressão que realize o processo no material certo.

Componentes de uma Máquina de Fundição sob Alta Pressão

Máquinas de fundição sob alta pressão usam dois sistemas diferentes: câmara fria e câmara quente. Ambos os sistemas usam componentes quase iguais com funções similares. Para um fabricante que quer uma máquina HPDC, abaixo estão alguns componentes de uma máquina HPDC e suas funções.

1. Molde de Fundição

Esta é a parte mais importante da máquina feita majoritariamente de aço usando um processo como usinagem CNC devido à alta precisão, exatidão e tolerância. Tem um design que representa o produto pretendido. Moldes de fundição têm duas metades (móvel e fixa) anexadas à máquina. Ambas as metades fecham sob força quando o operador injeta metal fundido.

2. Pinos Ejetores

Estes componentes funcionam na ejeção da fundição após solidificação. Estão principalmente na metade móvel do molde.

3. Pistão

O pistão produz a pressão que injeta 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, termopar e 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 de Subida (Riser Tube)

Atua como passagem para o metal fundido no molde de fundição.

Como Funciona o Processo de Fundição sob Alta Pressão?

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

Passo #1: Preparação do Molde

A preparação do molde inclui limpar o molde para remover impurezas que podem afetar a qualidade da fundição de metal. Também inclui lubrificar as paredes internas do molde para ejeção mais fácil do molde e regulação de temperatura.

Passo #2: Injeção

Esta etapa envolve injetar o 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. Envolve derreter a peça de metal na máquina e injetar o metal fundido no molde.

Sistema de Injeção de Câmara Fria

Injeção de câmara fria envolve verter 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 pontos-chave sobre os dois sistemas:

• O sistema de injeção de câmara quente é mais rápido devido à etapa extra do sistema de câmara fria de aquecer o metal.
• A câmara quente usa menos pressão (1.000 – 5.000 PSI), diferente da câmara fria de 1500 a 25000 psi.
• 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 fabricar peças pequenas e intrincadas devido às restrições de tamanho da máquina.

Passo #3: Remoção da Peça

No resfriamento, o metal fundido solidifica. Depois, o operador usa o pino ejetor para liberar a cavidade do molde e empurrar para fora as fundições solidificadas.

Passo #4: Aparagem (Trimming)

Aparagem é necessária para remover o material extra encontrado na fundição e no molde. Existem muitas formas de aparar os materiais extras. Comuns incluem usar matriz de aparagem e serra. Os materiais extras são reutilizáveis e recicláveis. Como resultado, o processo é custo-efetivo.

Vantagens das Fundições sob Alta Pressão

A fundição sob 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

A etapa de injeção é o estágio mais crucial do HPDC e é rápida. Por isso, HPDC tem uma alta taxa de produção. Como resultado, o processo é importante em prototipagem rápida, especialmente para fabricação de alto volume. Também é mais rápido que LPDC e outros métodos de fundição.

2. Fundições de Alta Qualidade sob Alta Pressão

Fundições feitas usando HPDC têm alta precisão dimensional, bom acabamento superficial e excelente uniformidade. Elas também retêm as propriedades mecânicas do material pai e raramente precisam de usinagem adicional.

3. Produtos de Parede Fina

A fundição sob alta pressão pode obter espessura de parede fina de menos de 0.40mm. Também permite adicionar inserts (ou peças co-fundidas), reduzindo assim o número de componentes durante a montagem.

4. Alcançar Design Complexo

HPDC é adequado para fabricar produtos com formas complexas de molde devido à flexibilidade no design do molde de fundição. Como resultado da flexibilidade, é mais fácil montar as peças produzidas.

5. Moldes Duráveis

Moldes de fundição usados em HPDC são altamente duráveis, tornando-os úteis em múltiplos ciclos de produção. Devido à sua durabilidade, há uma redução no custo de fundição por unidade.

Quando Você Não Deve Considerar Fundições sob Alta Pressão?

Embora HPDC ostente vantagens únicas, existem duas situações onde não é ideal. Se você se enquadra nesta categoria, certifique-se de falar com uma empresa de prototipagem rápida sobre possíveis processos de fabricação. Você pode verificar aqui sobre 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 usada, aprisionamento de ar no molde pode ocorrer durante a etapa de injeção. Como resultado, isso levará a porosidade, e tais peças não devem passar por tratamento térmico pois isso pode causar bolhas na superfície. Se você ainda acha que fundição sob pressão é o método certo, você pode mudar para fundição sob baixa pressão.

Custos Iniciais de Inicialização

Configurar uma máquina HPDC pessoal requer um investimento enorme. Uma razão pela qual muitas pessoas e empresas consideram terceirizar para um serviço de fundição sob pressão.

Aplicação do Processo de Fundição sob Alta Pressão

HPDC tem amplas capacidades industriais, daí suas aplicações nas seguintes indústrias:

1. Indústria Automotiva

A indústria automotiva usa HPDC para fabricar blocos de motor, carcaça de caixa de velocidades, suportes de motor e outras peças estruturais veiculares. Estas peças têm design complexo e requerem alta precisão. Também são adequadas 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 máquinas HPDC. É o processo favorito devido à sua produtividade, compatibilidade de material e necessidade de compatibilidade com design complexo de produto.

3. Indústria Aeroespacial

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

Devo Terceirizar ou Obter uma Máquina de Fundição sob Alta Pressão?

Escolher entre terceirizar e obter uma máquina HPDC depende do seu negócio, tamanho do projeto e capacidades de investimento.

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

Terceirizar para um serviço de fundição sob pressão deve ocorrer apenas após verificar vários fatores, o mais importante sendo capacidade de fabricação, preços e qualidade. Na WayKen, nossas fábricas e instalações avançadas nos permitem fabricar peças de fundição sob pressão de alta qualidade e custo-efetivas. Use nossa cotação online e obtenha uma análise DFM gratuita. O que mais, você desfruta de prazo rápido e preços competitivos de mercado.

Conclusão

A fundição sob alta pressão é um processo de fabricação comum em indústrias usando peças metálicas sólidas com designs complexos. Oferece facilidade de operação, menos desperdício de material e custo-efetividade. Este artigo falou sobre o processo e sua aplicação na fabricação de peças. Você precisa de peças metálicas de alta qualidade fabricadas usando fundição sob pressão? Deixe-nos ajudar você a começar.

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FAQ

Por que você usa usinagem CNC para molde de fundição sob pressão?

A usinagem CNC é o processo mais comum de fabricação de molde devido à sua precisão, exatidão e alta tolerância. O molde requer um processo que possa entregar altos detalhes. Então, usinagem CNC é um processo comum para fazer moldes de fundição sob pressão.

Fundição sob alta pressão é para plásticos?

Não, você precisa usar injeção para polímeros plásticos. Fundição sob pressão é injeção para metais.

Qual a diferença entre fundição sob alta pressão e fundição por gravidade?

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