Métodos de Fundição de Alumínio Explicados: Escolhendo a Técnica Certa

Os métodos de fundição de alumínio variam em diferentes processos de fabricação, desde fundição em areia, fundição sob pressão, fundição sob pressão, fundição contínua, fundição em molde de casca, etc. Cada processo de fundição de alumínio terá suas vantagens e desvantagens. Dependendo do tamanho e complexidade da fundição, podemos escolher o método mais adequado.

O alumínio é amplamente aplicado em diferentes peças de fundição servindo a uma gama de indústrias, ambos usos não industriais e industriais. Para aqueles que frequentemente duvidam "Como fundir peças de alumínio", a resposta é que as fundições de alumínio usam várias tecnologias de fundição, e a qualidade é um dos fatores-chave na decisão de qual tecnologia é adequada.

A qualidade da fundição é a medida de tanto o interior quanto o exterior da fundição e sua resistência e ductilidade. Engenheiros devem sempre promover as vantagens e superar as desvantagens dos métodos de fundição de alumínio para melhorar a qualidade do produto e satisfazer as necessidades dos clientes de forma ótima.

Comparação dos métodos de fundição de alumínio:

Processo de fundição	Faixa de tamanho	Tolerâncias	Custo de ferramental	Custo relativo em grande quantidade	Custo relativo em pequena quantidade	Acabamento superficial	Inclinação mínima	Espessura mínima de seção
Fundição em areia	Todos os tamanhos	0-3" = 1/32" 3"- 6"=3/64" 6+"=1/18". Na linha de partida adicionar 0.020" a fundições pequenas. 0.090" a fundições grandes.	$50-$15.000	Baixo	Mais baixo	175-350 RMS	1-5°	0.125''-0.25''
Fundição sob pressão	Pequeno tamanho	Não menos que 0.002". Adicional .010" em dimensões afetadas pela linha de partida.	$5.000-$150.000	Mais baixo	Mais alto	20-90 RMS	1-3°	0.050" Peças pequenas 0.080" Peças médias
Fundição em molde de casca	Máximo normal 80cm² área de molde utilizável.	1" =0.004" 1"-3" =0.010" 3"-6" =0.013" 6"-12" =0.016" 12"-20" =0.020". Adicionar 0.005"- 0.010" através das linhas de partida.	$1.500-$25.000	Médio	Médio	75-125	Externo: 0 a 1 1/2°. Interno: 0 a 2°	0.100''
Fundição em molde permanente	0.25kg-50kg	0.015'' a 1". Na linha de partida adicionar +/- 0.010" se Fundição Pequena, +/- 0.030" se Fundição Grande.	$1.500-$55.000	Baixo	Mais baixo	125-200 RMS	2-4°	0.100"-0.150"
Fundição por investimento	1 onça-100 libras	+/-0.005"-3" +/- 0.002" a partir daí	$500-$20.000	Mais alto	Médio	60-120 RMS	Nenhuma	0.3''
Fundição Centrífuga	Diâmetro: 1 – 120''. Comprimento: Até 50 pés. Peso: Até 5 toneladas	± 0.01" para forma cilíndrica. ± 0.002" para forma complexa.	Sem informação	Baixo	Médio	63 – 500 µin para forma cilíndrica 32 – 500 µin para forma complexa.	Nenhuma	0.1 – 5.0''
Fundição contínua	Até 0.2-1m			Baixo	Alto		Nenhuma	Depende da forma

Discussão dos métodos de fundição de alumínio

1. Fundição de alumínio em areia

A fundição em areia é um dos métodos de fundição mais antigos que apareceu há cerca de 2000 anos. A fundição em areia tem sido usada para fundir alumínio desde que o metal de alumínio se tornou popular desde o início do século XX.

Na fundição de alumínio em areia, o molde é feito de areia e agentes de ligação; padrões são colocados dentro do molde e pressionados firmemente.

Após retirar o padrão, é criada uma cavidade de molde que é a réplica da forma da fundição de alumínio.

Através do sistema de alimentação, alumínio fundido é vazado na cavidade do molde e solidifica. À medida que a fundição esfria, o fundidor quebra o molde de areia, e a fundição é coletada.

Atualmente, melhorias na tecnologia de fundição em areia aumentaram o peso e tamanho médio da fundição de alumínio em areia. Muitos objetos de alumínio fundidos em areia pesam mais de 50kg, até mesmo algumas fundições tão grandes quanto 100m³.

Vantagens da fundição de alumínio em areia

• Baixo custo.
• Flexibilidade para fabricar o número de fundições, seja pedido pequeno ou grande.
• Qualquer liga de alumínio pode ser fundida em areia, incluindo ligas com fragilidade a quente.
• Areia verde tem baixa resistência à compressão, minimizando assim o risco de defeitos de trinca a quente.
• Flexibilidade para ajustar o design do padrão.

Desvantagens da fundição de alumínio em areia

• O acabamento superficial não é liso. Pode ser tratado com jateamento de areia para melhorar a qualidade da superfície.
• O tamanho da fundição tem uma tolerância maior que outros métodos de fundição de alumínio.

Como calcular retração de fundição de alumínio: https://vietnamcastiron.com/aluminum-casting-shrinkage/

Aplicações da fundição de alumínio em areia

É difícil mencionar a maioria das aplicações de fundição de alumínio em areia porque este processo de fundição de alumínio pode fabricar quase todas as peças variando em quaisquer tamanhos.

Se você tem um orçamento moderado e quer fundir produtos de alumínio que não têm requisitos muito altos de acabamento superficial, então o método de fundição em areia é a escolha número um.

2. Fundição de alumínio sob pressão

Há dois tipos de fundição sob pressão: fundição de alumínio sob alta pressão e fundição de alumínio sob baixa pressão.

Fundição de alumínio sob alta pressão

A fundição sob alta pressão de alumínio é o processo de fundição de alumínio que fabrica peças de fundição pressionando alumínio fluido sob alta pressão (aproximadamente 1200 bar) em um molde de aço através de um cilindro-pistão.

Alumínio líquido é bombeado em alta velocidade e solidifica rapidamente para formar as peças de fundição de alumínio.

Há dois tipos de câmaras de fundição em fundição sob alta pressão de alumínio :

• Câmara quente: é uma câmara de fundição onde o cilindro e pistão estão localizados em um sistema de forno e têm a mesma temperatura que o ponto de fusão da liga de alumínio.
• Câmara fria: é uma câmara de fundição onde a liga de alumínio fundida é vazada no cilindro, então o pistão empurra o metal no molde através de grande pressão. Este pistão não é colocado no forno e é considerado frio. A câmara fria é principalmente usada para ligas de alumínio.

A fundição de alumínio sob alta pressão é adequada para produção em massa de pequenos detalhes, pesando cerca de 5kg, superfície de corte fina, e cerca de 0.4mm de espessura. Quanto maior a peça de fundição de alumínio, maior o custo.

Fundição de alumínio sob baixa pressão

Com fundição de alumínio sob baixa pressão, o molde é preenchido com metal líquido de um cadinho de pressão ajustável (geralmente 0.7bar).

O forno de recozimento do metal está localizado abaixo (em vez de horizontalmente como fundição sob alta pressão de alumínio), o alumínio fundido é bombeado diretamente de baixo para cima para preencher o molde.

A fundição de alumínio sob baixa pressão é adequada para fabricação de peças de fundição de alumínio com espessura de parede de 3mm ou mais, e o volume pode ser até 150kg.

Na fundição sob pressão, a liga de alumínio está entre os metais mais frequentemente fundidos, representando o dobro dos outros métodos de fundição de metal.

Tipos de ligas de alumínio usadas no método de fundição sob pressão

• 380.0 (Al + Si + Cu + Mg): liga de alumínio fundido, alta resistência mecânica, boa resistência à corrosão, alta diluição, baixo preço. Frequentemente usado para fundir caixas de câmbio. Este tipo de liga representa 85% da liga de alumínio sendo usada em fundição sob pressão de alumínio hoje.
• A360.0 (reduz a quantidade de Cu): liga de alumínio fundido de alta qualidade, menos impurezas, melhor resistência à corrosão que 380. Usado para fundir instrumentos musicais, detalhes anti-corrosão.
• 413.0 (Al + Si): liga fundida, melhor resistência à corrosão que 360. Frequentemente usado para fundir pistão, virabrequim.
• 518 (Al + Mg): a melhor liga de lingote, com a melhor resistência ao desgaste, mas baixa diluição e difícil de fundir, alto custo.

Vantagens da fundição sob pressão

• Tolerância apertada de fundição de alumínio.
• A superfície é lisa e brilhante, com poucos defeitos na superfície, tornando o produto mais fácil para aplicar revestimento de tinta.
• Grãos de alumínio têm textura apertada, densa e pequena, lisa que ajudam a fundição a ter altas propriedades mecânicas e boa resistência ao desgaste.
• Adequado para linhas de produção automáticas.

Desvantagens da fundição sob pressão

• Como o alumínio fundido é bombeado em alta velocidade e resfria rapidamente, ele arrasta o condensado para a fundição, tornando difícil soldar e tratamento térmico. Para tratar gás preso na fundição, a fundição pode usar tecnologia de dessulfuração a vácuo. Ligas de alumínio com faixa de temperatura de solidificação curta devem ser selecionadas.
• Custo de investimento para operação e molde é caro, apenas adequado para grandes quantidades de pedidos.
• É muito difícil ajustar o design do produto como o método de fundição em areia.
• Devido ao fluxo de liga de alta pressão, o molde se desgasta rapidamente.

Aplicações da fundição sob pressão

Este processo de fundição de alumínio tem uma ampla gama de aplicações de componentes simples como componentes de iluminação a componentes complexos como motores, caixas de transmissão, rodas, suspensão automotiva e espaçonaves.

3. Fundição de alumínio em molde de casca

A moldagem de casca é uma tecnologia de moldagem com um molde feito de resina fenólica termofixa.

Primeiro, as duas metades dos padrões são projetadas e criadas de metal, e então sendo aquecidas e revestidas com lubrificação. Então coloque o padrão na câmara de areia termofixa preparada acima e então vire de cabeça para baixo. A mistura de areia de resina gruda no padrão endurece para formar uma casca.

O padrão é removido, deixando uma casca. Duas metades do padrão formarão dois moldes de casca com cerca de 10-20 mm de espessura. Estes dois moldes de casca são montados para formar um molde completo. Alumínio líquido é vazado no molde e solidificado em uma forma de fundição.

Neste ponto, apenas quebrando a casca do molde então podemos coletar a fundição.

A fundição de alumínio em molde de casca é um dos métodos de fundição de alumínio que é adequado para a fabricação de fundições de núcleo oco ou fundições sob pressão.

Vantagens da fundição em molde de casca

• O nível de perfeição do acabamento superficial é relativamente alto.
• O tamanho da fundição é mais preciso; a tolerância é apertada.
• O padrão é reutilizável.

Desvantagens da fundição em molde de casca

• Altos custos de produção.
• Com fundições grandes e complexas, não será fácil fundir.

Aplicações de fundição em molde de casca

Este processo de fundição de alumínio é aplicável para fundir Cabeças de cilindro, bielas, blocos de motor e coletores, bases de máquina, capôs de caminhão, corpo de válvula, etc.

4. Fundição de alumínio em molde permanente

A fundição de alumínio em molde permanente, também conhecida como fundição em molde metálico, é um dos métodos de fundição de alumínio que usa metal como material do molde similarmente à fundição sob pressão. Consequentemente, o alumínio líquido é empurrado para o molde por sua gravidade, então a velocidade de vazamento é bastante baixa.

Devido ao molde feito de metal, a velocidade de resfriamento da fundição é rápida. Moldes têm longa vida útil, então são chamados moldes permanentes.

A fundição de alumínio em molde permanente é adequada para fundir massas maiores que fundição sob alta pressão, cerca de 10kg. Quanto maior o volume, mais caro o custo.

Se combinado com métodos de tratamento térmico, as propriedades mecânicas de moldes metálicos aumentarão. Pequenas fundições resfriarão rapidamente, então nenhum tratamento térmico é necessário.

Para propriedades mecânicas máximas, trate com uma solução especial em altas temperaturas, então resfrie e permita envelhecimento natural ou artificial.

A liga de alumínio usada na fundição de alumínio em molde permanente

• 366: fabricação de pistões e carros.
• 355.0, C355.0, A357.0: fabricação de caixas de câmbio, para componentes de alta resistência como peças de foguetes.
• 356.0, A356.0: peças de máquina, rodas de aeronaves, …

Vantagens da fundição de alumínio em molde permanente

• As propriedades de fundição de alumínio são altas devido à taxa de resfriamento rápida da fundição.
• Baixa taxa de retração de alumínio e defeito de porosidade de gás. Tolerância dimensional é apenas cerca de 1mm.
• Boa qualidade de superfície 1-6 µm Ra.
• Menos sucata.

Desvantagens da fundição de alumínio em molde permanente

• Alto custo.
• Difícil de fazer produtos de fundição de alumínio com alta complexidade e grande tamanho.
• Difícil de ajustar o design do produto.

Aplicações da fundição de alumínio em molde permanente

Na indústria automotiva, criando peças como engrenagens, fundições, suspensões, caixas de injeção de combustível, e pistões de motor. Peças de aeronaves também são frequentemente feitas via fundição de alumínio em molde permanente.

Este processo de fundição de alumínio é usado nas indústrias automotiva e de aeronaves para criar peças, como engrenagens, suspensões, pistões, caixa de combustível, etc.

5. Fundição de alumínio por investimento

A fundição de alumínio por investimento, também conhecida como fundição de alumínio a cera perdida, é o método de fundição de alumínio inserindo cera ou termoplásticos em um molde de metal ou borracha pré-fabricado.

Padrões de cera são coletados e montados para formar um galho de árvore conectado ao sistema de alimentação para fundir no mesmo lote. O padrão de cera será agora aplicado investimento com materiais refratários. Este processo é repetido até que a bainha externa atinja uma espessura de 5-15mm. Esta casca é o molde de investimento.

Então seque e aqueça a árvore para que a cera dentro seja derretida, deixando a câmara interna do molde na forma da fundição desejada.

O molde de investimento é então aquecido antes de vazar alumínio fluido. Quaisquer trincas que apareçam no molde podem ser reparadas com cerâmica ou materiais especiais.

Alumínio fundido é vazado no molde, após secar apenas para destruir a casca cerâmica externa. A fundição é removida da árvore e passada para processo de acabamento.

Vantagens da fundição de alumínio por investimento

• Acabamento superficial alto, alta precisão dimensional.
• É possível fundir peças de fundição de alumínio complexas.
• Muitos objetos de fundição de alumínio são fundidos de uma vez.

Desvantagens da fundição de alumínio por investimento

• Altos custos de produção.
• Com a fundição incluída o núcleo, será complicado e difícil de fundir.
• Requer ciclo de produção mais longo.
• Geralmente apenas adequado para peças de fundição de alumínio de pequeno tamanho.

Aplicações de fundição de alumínio por investimento

A tecnologia de fundição a cera perdida tem muitas aplicações como fabricação de peças de fundição de alumínio na indústria aeroespacial, indústria elétrica, armas, automóveis, militar, gás e petróleo, …

6. Fundição Centrífuga de Alumínio

A fundição centrífuga de alumínio é o processo de fundição de alumínio no qual um molde é feito de metal, gesso ou grafite. O molde é rotacionado em uma máquina de fundição centrífuga, enquanto do lado de fora o alumínio fundido é vazado no molde. Alumínio líquido será distribuído uniformemente na parede do molde baseado na força centrífuga e endurece de acordo com a forma do molde.

Há dois tipos de moldes de fundição centrífuga: fundição centrífuga vertical com eixo vertical e fundição centrífuga horizontal com eixo horizontal. O motor de rotação do molde rotaciona o molde para espalhar o metal uniformemente na superfície do molde.

Vantagens da fundição centrífuga de alumínio

• O tamanho da peça de fundição de alumínio é altamente preciso devido à força centrífuga limitada e o metal é firmemente fechado.
• A fundição de alumínio tem altas propriedades mecânicas, uma organização de metal fina e pequena no exterior.
• Não há necessidade de usar o núcleo mas ainda pode ser oco no meio para economizar custos de fabricação do núcleo.
• Não há necessidade de sistema de vazamento para economizar metal.

Desvantagens da fundição centrífuga de alumínio

• A superfície interna das peças de fundição centrífuga de alumínio tem acabamento ruim, muitas impurezas e o diâmetro interno não é correto.
• Geralmente apenas adequado para fundir peças de alumínio redondas ou cilíndricas. Com formas de fundição complexas, é necessário combiná-las com o método de fundição em molde de casca.

Aplicações de fundição centrífuga

A fundição centrífuga é empregada por fundições de alumínio para produzir peças de fundição de alumínio de compressores de motores a jato, tubos de forno petroquímicos, e muitos equipamentos militares e de defesa.

7. Fundição Contínua de Alumínio

A fundição contínua de alumínio é um processo de fundição no qual uma liga de alumínio é continuamente vazada em um molde com um sistema de resfriamento de água circulante. Onde quer que a fundição seja feita, é imediatamente resfriada e removida.

Organizando logo após o sistema de fundição será uma linha contínua de estampagem e laminação. Produtos fundidos são barras de alumínio, chapas, ou tubos com tamanhos até 0.2x1m.

É um sistema de fundição muito eficiente e amplamente usado em fundições de alumínio e aço.

Vantagens da fundição contínua

• Devido a ser resfriado rapidamente, a fundição contínua de alumínio tem altas propriedades mecânicas.
• Automatizar facilmente resulta em alta produtividade.
• A superfície da fundição é perfeita, o grão de metal é organizado firmemente.

Desvantagens da fundição contínua de alumínio

• Apenas adequado para produtos de fundição de alumínio com formas simples.
• É impossível fundir objetos com comprimentos de seção transversal.
• Altos custos iniciais de construção.

Aplicações de fundição contínua de alumínio

A fundição contínua de alumínio é usada para fundir barras de metal, tubos de metal de diferentes tamanhos.

Além disso, há também vários outros métodos de fundição de alumínio usados para fabricar as aplicações de fundição de alumínio como processo de moldagem a vácuo selado, fundição por ablação, espuma perdida, etc. Eles também têm muitas vantagens similares aos processos de fundição acima.

Considerando tecnologias de fundição de alumínio adequadas

Cada processo de fundição de alumínio tem suas vantagens e desvantagens. Após referenciar cuidadosamente as informações comparando diferentes métodos de fundição de alumínio no artigo, faça uma escolha para sua fundição baseada no seu orçamento, o tipo de produtos de fundição de alumínio que você quer atingir, requisitos de precisão, e produção anual.

Muitos outros fatores estão afetando a escolha de tecnologias de fundição de alumínio. No entanto, esperamos que através das informações fornecidas no artigo, a VIC tenha ajudado parcialmente os leitores a entender melhor os métodos de fundição de alumínio, bem como tomar as decisões certas.

Na VIC, temos um sistema de fundições metálicas com várias tecnologias de processamento. Especialmente em fundição de alumínio, a VIC usa tecnologias de fundição em areia verde e espuma perdida e está a caminho de expandir a linha de produção com outras tecnologias de fundição que correspondem aos requisitos do mercado.

A VIC tem o prazer de cooperar com parceiros em todo o mundo para ajudar os clientes a vender produtos de fundição metálica com qualidade e preço razoáveis.

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