Fundição de Alumínio sob Pressão Explicada: Fabricação de Precisão de Peças

Última atualização em 28 de abril de 2022

Existem muitos métodos usados há séculos para fundição de metais. Alguns desses métodos remontam a mais de 5000 anos. Um dos métodos mais modernos e eficazes é a fundição sob pressão.

A fundição sob pressão é um método de fundição de metal que envolve verter metal fundido em uma cavidade de molde para que ele se solidifique e assuma a forma do molde. Esta técnica de conformação de metal permite versatilidade no tamanho e forma da peça, mesmo para formas complexas com cavidades internas ou seções ocas.

A fundição não é específica para metais; também pode ser usada para materiais não metálicos, como vidro, cerâmica e plástico. A maioria das fundições sob pressão de metal é feita usando metais não ferrosos, como zinco, alumínio, cobre, magnésio e chumbo. Este artigo discute os detalhes e vantagens da fundição de alumínio sob pressão para ajudá-lo a escolher o melhor material para produzir as peças de alumínio desejadas.

A fundição de alumínio sob pressão é um dos métodos mais amplamente utilizados, com aplicação em todas as principais indústrias para fabricar componentes aeroespaciais e de aeronaves, componentes eletrônicos e componentes de veículos, etc. Vamos aprender mais sobre como funciona a fundição de alumínio sob pressão.

O Que É Fundição de Alumínio sob Pressão?

A Fundição de Alumínio sob Pressão é um método para criar peças de alumínio que são bem texturizadas ou lisas, têm bom acabamento superficial e alta estabilidade dimensional. As razões pelas quais o alumínio é usado para fundição de metal são as seguintes:

• É leve e muito estável para formas complexas e paredes finas.
• Tem alta condutividade térmica e elétrica.
• Tem boa resistência à corrosão.
• Mantém sua resistência em temperaturas muito altas.

Dos dois tipos básicos de equipamentos e máquinas de fundição sob pressão — máquinas de câmara quente e máquinas de câmara fria —, as fundições de alumínio são processadas em máquinas de câmara fria. Devido à retenção da resistência da liga de alumínio mesmo em temperaturas muito elevadas, ela requer alta pressão.

Portanto, o metal fundido é derretido em um forno separado antes de ser alimentado na máquina de câmara fria. A máquina então força o metal fundido no molde usando um êmbolo pressurizado.

Como Funciona a Fundição de Alumínio sob Pressão?

Como qualquer processo típico de fundição sob pressão, a fundição de alumínio também envolve verter alumínio líquido em um molde chamado matrizes e permitir que ele se solidifique na forma desejada. As matrizes de fundição são feitas de pelo menos duas metades para permitir a remoção das fundições. A forma das matrizes influencia as formas muito complexas e características intrincadas na fundição. Este é mais ou menos o cerne de qualquer técnica de fundição.

O processo de fundição de alumínio sob pressão pode ser dividido nas seguintes 9 etapas:

1. Lingotes de ligas de alumínio são expostos a altas temperaturas até derreterem;
2. As duas metades da matriz são limpas e lubrificadas antes de serem fixadas juntas;
3. O molde para a fundição é preparado usando duas matrizes de aço usinadas na forma desejada e fixadas juntas por uma prensa de fundição;
4. O alumínio fundido é então injetado na cavidade sob altas pressões, permitindo que se solidifique;
5. O processo de transferência do metal fundido para uma câmara antes da injeção depende se uma máquina de fundição de câmara fria ou quente é usada;
6. Máquinas de fundição de câmara fria são usadas para fundir ligas com pontos de fusão altos, como alumínio, magnésio, etc. Portanto, a fundição de alumínio é feita usando uma máquina de câmara fria na qual o metal fundido é colocado na fundição em vez de ser bombeado por cilindros hidráulicos;
7. A fundição quente é deixada esfriar e solidificar. O metal fundido preenche a cavidade da matriz para assumir a forma desejada do design da matriz;
8. As duas metades da matriz são separadas e a fundição é ejetada;
9. Finalmente, o material excedente preso à fundição de alumínio é aparado via operações secundárias, como serragem, corte, etc.

A fundição de alumínio é um dos processos de fundição sob pressão de alta pressão mais rápidos e precisos. A matriz de alumínio recuperada é bem texturizada, tem alta dureza, boa resistência à corrosão e requer acabamento superficial mínimo. As matrizes de aço são reutilizáveis, ao contrário dos moldes de areia, e portanto, a fundição de alumínio sob pressão é o método mais viável para produção em alto volume de peças de alumínio.

Material de Liga de Alumínio para Peças de Fundição sob Pressão

As ligas mais comumente usadas para fundição de alumínio sob pressão são A360, A380, A383 e A413. Cada uma tem suas próprias vantagens e, portanto, a escolha da liga depende dos requisitos de design. Algumas das propriedades dessas ligas são resumidas no quadro abaixo.

Material de Fundição de Alumínio	A360	A380	A383	A413
Dureza	75	80	75	80
Alongamento (% em 2 pol.)	2,5	3,5	3,5	2,5
Resistência ao Cisalhamento	28	28	—	25
Limite de Escoamento à Tração (ksi)	25	23	22	21
Resistência à Tração Máxima (ksi)	44	46	45	43
Condutividade Térmica	65	56	56	70
Condutividade Elétrica (% Cu)	30	27	23	31
Densidade (lbs/pol³)	0,095	0,099	0,099	0,096

A Fundição de Alumínio sob Pressão Requer Acabamento Pós-Processo?

Uma vez que uma fundição é removida do molde, ela ainda requer acabamento para melhorar as propriedades estéticas e funcionais da peça. Esses toques de acabamento podem adicionar brilho ao componente, causar alta resistência à corrosão, adicionar resistência ao desgaste ou proteger da exposição ambiental.

No entanto, uma matriz de alumínio requer acabamento mínimo ou nenhum, porque já tem um acabamento superficial muito bom pelos padrões de fundição. As pequenas imperfeições na superfície podem ser facilmente tratadas por lixamento, que envolve o uso de material abrasivo, como areia, para suavizar a superfície.

Outros processos de acabamento, como peenamento por projeção e revestimento em pó, também podem ser feitos na peça de metal para melhorar a resistência ao desgaste e adicionar revestimento protetor, respectivamente.

Vantagens das Peças de Fundição de Alumínio sob Pressão

A fundição de alumínio é um dos processos de fundição mais preferidos em todo o mundo. É a melhor alternativa econômica a outros processos. Algumas das principais razões pelas quais as peças de fundição de alumínio sob pressão são excepcionalmente boas são as seguintes:

• O alumínio, sendo uma liga leve, permite fabricar peças leves sem comprometer sua resistência
• Tem a versatilidade de produzir peças de paredes finas, simples ou de formato complexo, com boa precisão
• Peças fundidas de alumínio são bem texturizadas ou lisas, dependendo dos requisitos
• Como o processo é muito rápido, permite produzir dezenas de milhares de peças em menos tempo e custo
• Esta produção em massa é muito custo-efetiva em comparação a outros processos de fundição sob pressão
• As peças são altamente resistentes à corrosão e são excelentes condutoras de calor e eletricidade

Fundição de Alumínio sob Pressão VS Fundição em Areia VS Fundição a Vácuo

Decidir qual método de fundição usar depende das características de design necessárias para uma peça específica. Existem diferentes tipos de métodos de fundição, cada um com seus próprios benefícios exclusivos de sistemas de injeção, como fundição de alumínio sob pressão, fundição em areia e fundição a vácuo.

Fundição de Alumínio sob Pressão

A fundição de alumínio sob pressão envolve a injeção de alta velocidade de alumínio na cavidade do molde sob alta pressão. Todo o processo é muito eficiente e rápido, tornando-o ideal para produção em alto volume. A fundição tem bom acabamento superficial e requer acabamento mínimo. Devido à sua leveza, o alumínio é amplamente preferido para fabricar peças de paredes finas sem comprometer sua resistência.

O alumínio tem um alto ponto de fusão, é processado em uma máquina de fundição de câmara fria. No entanto, devido à injeção de alta pressão, a fundição pode estar sujeita a aprisionamento de gás, o que causa porosidade.

Fundição em Areia

A fundição em areia envolve verter metal fundido em moldes de areia sem qualquer aplicação de pressão. É o método de fundição de baixo custo mais antigo e comumente usado para fazer brutos ou peças complexas, como blocos de motor automotivo, virabrequins e cabeçotes de cilindro. Como o molde de areia é explodido para extrair a peça fundida, é um processo muito lento e não é preferível para produção em massa.

Fundição a Vácuo

A fundição a vácuo é um método avançado de fundição que envolve o uso de vácuo para atrair o líquido para o molde. Permite evitar o aprisionamento de ar na cavidade e remover gases dissolvidos que causam porosidade na superfície da peça.

A fundição a vácuo permite a fundição de seções finas com bom acabamento superficial, o que melhora as propriedades mecânicas da fundição e reduz a necessidade de usinagem adicional para acabamento. No entanto, a estrutura de vedação do molde é complexa e o custo de todo o processo é alto.

Dicas de Design para Peças de Fundição de Alumínio sob Pressão

Para alcançar os melhores resultados de peças de fundição de alumínio sob pressão, deve-se considerar alguns fatores importantes.

Seleção de Material

Como discutido acima, existem diferentes ligas de alumínio comercialmente disponíveis. Com base nos requisitos do seu design, você pode escolher entre as ligas, considerando propriedades como dureza, resistência, condutividade, ponto de fusão, fluidez e estanqueidade à pressão, etc. Deve-se ter muito cuidado com a escolha do material para alcançar as características desejadas em suas peças de metal.

Margem de Usinagem

Para garantir que a fundição retenha suas propriedades e tenha densidade uniforme, deve-se manter uma margem de usinagem adequada. A margem de usinagem é o material removível de uma peça fundida acabada. Uma margem muito pequena causa defeitos na superfície das peças de metal, enquanto uma margem muito grande aumenta o tempo de espera do processo. Portanto, uma margem equilibrada é importante para resultados ótimos.

Encolhimento Durante o Design

O encolhimento é uma consideração importante de design em qualquer processo de fabricação. Todo material, incluindo metal, encolhe durante o cozimento ou solidificação. Como áreas mais espessas tendem a encolher mais que áreas mais finas, pode-se considerar tornar seções mais finas parte do design para evitar superfícies porosas e irregulares.

Espessura da Parede

Alcançar espessura uniforme dos componentes de fundição de alumínio é muito complicado. Fundições de paredes finas são muito procuradas porque têm custos de material mais baixos e tornam a peça leve. No entanto, um leve desequilíbrio na uniformidade da espessura de peças de paredes finas pode afetar a resistência do componente.

Resistência da Peça

Como discutido anteriormente, diferentes ligas de alumínio estão em um espectro distinto de resistência. Portanto, as ligas devem ser selecionadas cuidadosamente para a resistência da peça necessária. Outro fator que impacta a resistência da peça é a técnica de fundição sob pressão. Geralmente, a fundição a vácuo é uma excelente opção para melhorar a resistência da peça e minimizar a porosidade superficial.

Processo de Montagem

É importante planejar a montagem das peças corretamente para evitar quaisquer deficiências no design da fundição. Como a montagem de designs simples é diferente de designs complexos, é melhor se o processo de montagem necessário for corretamente identificado e planejado.

Design de Aparência

Com base nos requisitos de aparência de um componente fundido, se a estética do componente importa, pode-se realizar processos de acabamento, como eletroplatação, peenamento por projeção ou jateamento de areia. Essas técnicas melhoram a aparência do componente sem comprometer sua durabilidade e características.

Conclusão

A fundição de alumínio sob pressão é um método de fundição muito viável, custo-efetivo e altamente preciso para produção em massa de peças complexas. A escolha do material e do método de fundição depende das características de design desejadas. Portanto, deve-se considerar todos os aspectos e planejar efetivamente para alcançar resultados ótimos.

A WayKen fornece serviços de fundição sob pressão para cada cliente lidar com problemas de fundição de alumínio. Se você tem peças de metal (ex: componentes de alumínio) ou projetos de produtos, sinta-se à vontade para nos contatar com nossa equipe experiente.

Perguntas Frequentes

Aqui estão respostas para algumas das suas perguntas mais frequentes sobre fundição de alumínio sob pressão.

1. O alumínio é bom para fundição sob pressão?

Sim, o alumínio tem alta condutividade elétrica e térmica e é resistente à corrosão. Sua baixa densidade e boas propriedades mecânicas e térmicas o tornam uma boa liga para fundição sob pressão.

2. Quão forte é o alumínio fundido sob pressão?

Um alumínio fundido sob pressão, embora não tão forte quanto um fundido de aço, é muito forte e durável comparado a um fundido em areia e fundidos de magnésio ou zinco.

3. O aço pode ser fundido sob pressão?

Sim. No entanto, é um metal ferroso e contém ferro, devido ao qual não é resistente à corrosão e, portanto, não é preferido.