Explore 6 Processos Fundamentais de Fundição em Fundições Metálicas

Aqui listamos e discutimos 6 diferentes tipos de processos de fundição comumente aplicados em fundições metalúrgicas. Confira para especificar os diferentes tipos de processos de fundição, prós e contras, e aplicações de cada técnica.

O que é Fundição?

A fundição é um processo metalúrgico na fundição usado para fabricar peças fundidas que atendem a uma variedade de indústrias, desde engenharia mecânica, componentes automotivos, peças aeroespaciais até produtos domésticos cotidianos.

O processo de fundição funciona derretendo o metal, vertendo-o nos moldes e aguardando a solidificação. A peça bruta coletada pode ser usada diretamente ou passar por etapas adicionais de usinagem.

A fundição metálica é um processo altamente flexível e pode fabricar peças de formatos complexos independentemente da dureza do metal, dependendo apenas da temperatura de fusão do metal. Pode-se dizer que qualquer metal que possa ser derretido pode ser fundido.

Existem diferentes técnicas para processar a metalurgia e cada fundição investe e se especializa em certos tipos de processos de fundição. Neste artigo, apresentamos os 6 diferentes tipos de processos de fundição comumente usados em fundições metálicas. Você descobrirá como as peças fundidas são processadas por diferentes métodos de fundição de metal e os prós e contras de cada tecnologia.

1. Fundição em Areia Verde

O que é Fundição em Areia Verde?

A técnica de areia verde tem uma longa tradição na indústria de fundição, mas ainda é amplamente usada hoje devido à sua eficácia. A fundição em areia verde está entre os diferentes tipos de fundição mais tradicionais e preferíveis na fundição.

Neste processo de fundição, o molde de areia é produzido em massa. Cada molde de areia é usado uma vez e depois quebrado para coletar a peça bruta.

Diferente da fundição em areia resinada, a areia verde apresenta teor de umidade. O termo "verde" não se refere à sua cor, mas à textura úmida da areia. Ela tem a capacidade de aglomerar naturalmente, principalmente devido a agentes argilosos.

Composição do Molde de Areia Verde

Para fazer um molde de areia verde, a fundição metálica combina os seguintes componentes:

• Areia: Areia de sílica (SiO2), areia de cromita (FeCr2O4) ou areia de zircão (ZrSiO4) (cerca de 75 a 85%)
• Argila Bentonita: (5 a 11%)
• Água (2-4%)
• Outros (3-5%)

O Processo de Fundição em Areia Verde

A fundição em areia verde é processada seguindo estas etapas:

• Passo 1: Misturar a areia de acordo com uma proporção. Isso é muito importante, pois determina a ligação da mistura de areia. Cada fundição segue a proporção acima, mas terá uma fórmula secreta de mistura adicionando outros agentes.
• Passo 2: Carregar a areia na máquina de moldagem e prensar o modelo para criar a cavidade do molde. Hoje, as fundições usam um dispositivo de cope e drag para fazer o molde de areia.
• Passo 3: Remover o modelo, criando uma cavidade do molde com formato semelhante à peça fundida pretendida.
• Passo 4: Aplicar uma camada de revestimento na superfície do molde para aumentar o brilho superficial e a resistência ao calor.
• Passo 5: Verter o metal fundido na cavidade do molde e resfriar. Coletar a peça bruta e prosseguir para etapas de usinagem adicionais (se necessário).
• Passo 6: Repetir estas etapas para fazer moldes suficientes para produção em massa.

Características da Fundição em Areia Verde

Vantagens:

• É uma produção econômica e barata, particularmente em séries de baixo volume
• Não requer investimento em tecnologia muito avançada nas instalações da fábrica
• Aplicável para pedidos de fundição de médio e alto volume
• Permite que qualquer liga seja vertida no molde (tanto materiais ferrosos quanto não ferrosos). Além disso, pode ser usada para quase todos os padrões e designs
• A areia pode ser reutilizada após a coleta da peça fundida. Isso economiza custos de material de entrada para a fundição.

Limitações:

• Limitação no tamanho da fundição. Pode fazer fundições na faixa de 1 a 500 libras de peso. Para peças maiores, outros métodos de fundição devem ser considerados.
• Não é preferível para fundir detalhes complexos de fundição
• Grande tolerância que exigiria mais tratamentos de usinagem
• Cria preocupações com defeitos de fundição como sopro, porosidade, etc., mas pode ser controlado pelas dicas técnicas da fundição.

Aplicações da Fundição em Areia Verde

A fundição em areia verde é muito popular com uma variedade de aplicações. Na América, 42% das peças fundidas são feitas pelo processo de areia verde, enquanto a fundição no-bake, em comparação, representa 40% (o segundo método de fundição mais popular).

Você pode encontrar peças de fundição em areia verde, desde peças de decoração externa, como postes de luz, bancos, lixeiras; detalhes de engenharia, peças automotivas, aeroespaciais, carcaças de bombas até pesos de bóias marítimas, etc.

Leia mais sobre fundição em areia verde aqui.

2. Fundição em Areia Resinada Furan

O que é Fundição em Areia Resinada Furan?

Outro tipo comum de processo de fundição em fundições metálicas é a fundição em areia resinada furan. Diferente da areia verde que proporciona ligação natural, a fundição em areia resinada furan depende de alguns catalisadores e aglutinantes para aglomerar a areia. Neste método de fundição, a areia, a resina furan e os catalisadores são misturados e a mistura de areia auto-endurece pela reação química.

A peça bruta coletada apresenta bom acabamento superficial liso e alta precisão.

Composição do Molde de Areia Resinada Furan

Na fundição em areia resinada furan, o molde é feito pela seguinte fórmula:

• Areia: Areia de sílica (SiO2) (40-60%)
• Resina furan: 0,7-1,3% dependendo da massa da fundição. Requer-se menos ou nenhum nitrogênio de acordo com os requisitos de fundição e estrutura das peças.

A resina furan desempenha papel importante neste método de fundição. É um composto polimérico com 75% Álcool furfurílico + 11% Formaldeído + 9% Ureia + 5% Água. A proporção de Formaldeído e Ureia afeta o tempo de solidificação e a resistência da mistura de resina, enquanto o Álcool furfurílico (FA) afeta as propriedades de resistência ao calor da mistura.

• Catalisador: agente de solidificação e agentes de ancoragem (30-50%)

O Processo de Fundição em Areia Resinada Furan

Os processos de fundição em areia resinada furan são explicados pelo seguinte gráfico:

Características da Fundição em Areia Resinada Furan

Vantagens:

• Tolerância apertada e alta precisão
• Proporciona um excelente acabamento superficial liso em comparação com outros métodos de fundição
• Minimiza defeitos de fundição como furos de areia, furos de ar e retração
• Flexível no tamanho da fundição. A fundição em areia resinada furan pode fazer peças grandes variando de algumas dezenas de quilogramas a várias toneladas de peso

Limitações:

• É um método mais caro que outros processos de fundição
• Requisitos rigorosos para matéria-prima
• Cria preocupações ambientais

Aplicações da Fundição em Areia Resinada Furan

Com suas excelentes vantagens, a fundição em areia resinada furan é frequentemente preferida para fundir peças complexas e detalhadas que requerem alta precisão e tolerância apertada, como peças automotivas, detalhes de máquinas agrícolas, peças aeroespaciais, motores de navios, etc.

Leia mais sobre fundição em areia resinada furan aqui.

3. Fundição por Espuma Perdida

O que é Fundição por Espuma Perdida?

A fundição por espuma perdida é um tipo de processo de padrão evaporativo semelhante à fundição de precisão (investment casting). Em vez de cera, o padrão é feito de espuma no método de espuma perdida.

Diferente da fundição em areia, onde o padrão pode ser removido e reutilizado para fazer outros moldes, o padrão de espuma perdida pode ser usado uma vez e é evaporado, levando à formação das peças fundidas.

Não tão popular quanto a fundição em areia, mas a fundição por espuma perdida é um dos diferentes tipos de processos de fundição que mantém características bastante impressionantes que se adequam à produção em massa de peças fundidas pequenas e médias.

O Processo de Fundição por Espuma Perdida

O processo de fundição por espuma perdida segue estas etapas:

• Passo 1: Fabricação do padrão. O padrão de espuma perdida pode ser feito por máquinas de corte ou pelo método de moldagem por injeção de esferas de poliestireno. O padrão pode ser um padrão completo (design simples) ou algumas seções que são coladas para formar uma réplica da fundição pretendida.
• Passo 2: Revestimento com tinta isolante para aumentar a durabilidade da superfície do molde e proteger contra erosão e quebra
• Passo 3: O padrão de espuma é colocado em um flask cercado por areia não ligada e compactado.
• Passo 4: Verter o metal fundido, evaporar o padrão de espuma e formar a peça bruta
• Passo 5: Limpar a areia restante e usinagem adicional se necessário.

Características da Fundição por Espuma Perdida

Vantagens:

• Design flexível
• Fundir formas complexas impensáveis em outros processos de fundição
• Alta precisão e tolerância apertada
• Sem defeitos de núcleo, sem deslocamento de molde, excelente acabamento superficial liso
• Reduz o tempo de processamento
• Reduz custos de produção e investimento

Limitações:

• É mais caro que outros métodos
• Será muito custoso para configuração ou pedidos pequenos

Aplicações da Fundição por Espuma Perdida

A fundição por espuma perdida não se limita a nenhum design e tipo de liga. É frequentemente escolhida para fundir peças complexas que outros métodos não conseguem trabalhar. Por exemplo, peças de detalhes automotivos, elementos de máquinas de alta precisão, produtos de núcleo complexo...

Leia mais sobre fundição por espuma perdida aqui.

4. Fundição de Precisão (Investment Casting)

O que é Fundição de Precisão?

A fundição de precisão ou fundição a cera perdida é um método avançado de fundição usado para fundir formas complicadas e de paredes finas. Este processo é semelhante à fundição por espuma perdida. Em vez do padrão de espuma, o padrão de cera descartável é formado pelo método de injeção e depois revestido com várias camadas de material refratário.

Ao derreter o padrão de cera, uma cavidade do molde é criada e pronta para o metal líquido ser vertido. Note que o padrão é usado apenas uma vez e que cada fundição precisa de um padrão.

Este método tem as características de fundir detalhes com alta precisão, por isso é frequentemente preferido para fundir produtos para a indústria de fabricação de máquinas, especialmente a produção de pequenos detalhes, alta precisão, sem usinagem ou que não podem ser usinados.

O Processo de Fundição de Precisão

• Passo 1: Fazer o modelo mestre e o molde
• Passo 2: Injetar a cera no molde para fazer padrões de cera.
• Passo 3: Montar seções do padrão
• Passo 4: Fazer a carcaça (shell)
• Passo 5: Descerar por calor
• Passo 6: Verter o metal fundido
• Passo 7: Quebrar a carcaça
• Passo 8: Cortar as rebarbas
• Passo 9: Peças fundidas acabadas

Características da Fundição de Precisão

Vantagens:

A fundição de precisão é uma abordagem moderna de fundição com muitas vantagens.

• Comparada com a fundição em areia, a fundição a cera perdida pode fazer detalhes complexos melhores, paredes finas, alta qualidade superficial e reduzir significativamente os trabalhos de usinagem. Muitas peças fundidas acabadas podem ser usadas imediatamente.
• Pode fazer produtos pesando de alguns gramas a uma tonelada.
• Pode fundir ligas difíceis de derreter, como aço inoxidável, aço fino
• A superfície da fundição é de alta precisão e brilhante
• A fundição é menos propensa a rachar ou empenar

Limitações:

• Alta intensidade de mão de obra
• Longos ciclos de produção
• Custos de fabricação de moldes são altos

Aplicações da Fundição de Precisão

Fundições complexas, ou em produção em massa para fabricar engrenagens; baús de bicicleta; discos de moto; peças sobressalentes em máquinas de jateamento... Fundição com peso de 0,02 a 100kg; espessura até 0,3mm e diâmetro de furo até 2mm.

5. Fundição sob Pressão (Die Casting)

O que é Fundição sob Pressão?

A fundição sob pressão é o método de moldagem de material sob alta pressão e aplicado para fundir metais e ligas não ferrosos.

É usada na fundição de peças para pedidos em grande quantidade porque a vantagem deste método de fundição é sua alta produtividade e processo simplificado graças à aplicação de uma linha totalmente automatizada. A peça bruta coletada tem tolerância apertada, alta precisão e um belo acabamento superficial brilhante.

O Processo de Fundição sob Pressão

• Passo 1: Derreter o metal em fluido
• Passo 2: Verter o metal fundido na câmara
• Passo 3: Sistema de injeção de pistão de alta pressão empurra o fluido para o molde
• Passo 4: Aguardar até que a fundição tenha solidificado, então remover o núcleo
• Passo 5: A trava ejetará o objeto para fora
• Passo 6: Remover materiais de sucata e continuar o próximo segmento

Todo o processo de fundição do método de fundição sob pressão requer o uso de pistões de alta pressão e prensas apertadas para garantir a durabilidade da fundição. Com o processo de linha automática, a qualidade da fundição depende de muitos fatores, como composição do metal fundido, sistema de máquinas, pressão de fundição, etc.

Características da Fundição sob Pressão

Vantagens:

• Tolerância apertada e alta precisão
• Capaz de fundir peças de paredes finas, mesmo 1mm
• Superfície de fundição de alto brilho
• Alta consistência na dimensão e design uniforme
• Reduz trabalho de usinagem
• Alta eficiência de produção em volume e adequada para pedidos em massa
• Linhas completamente automáticas que economizam custo de mão de obra

Limitações:

• Custo de ferramentas caro
• Requer investimento em máquinas avançadas
• Limitação no design do molde

Aplicações da Fundição sob Pressão

A fundição sob pressão é frequentemente usada na fundição de peças pequenas, pedidos em massa, como pistões, virabrequins, caixas de câmbio, etc. Pode produzir fundições que geralmente pesam até 5kg, mas também há casos de fundição para peças pesando até 50kg, mas o preço é muito alto.

As ligas usadas na fundição sob pressão precisam ser uniformes, ter boas propriedades de diluição quando derretidas e a composição é estável para não aderir ao molde, e ter resistência plástica quando aquecidas a altas temperaturas. Cobre, alumínio e aço inoxidável são frequentemente preferidos nesta tecnologia de fundição.

Na fundição sob pressão, ligas de alumínio são as mais usadas em comparação com todas as outras ligas. Somente nos EUA, a fundição sob pressão de alumínio vale até $2,5 bilhões anualmente. Particularmente, a fundição sob pressão de alumínio representa o dobro de todos os outros métodos combinados.

6. Fundição em Molde Permanente

O que é Fundição em Molde Permanente?

A fundição em molde permanente, também conhecida como fundição em molde metálico, é um processo de fundição no qual um molde é feito de metal, como na fundição sob pressão. É usada para produzir uma grande quantidade de fundições usando um único molde reutilizável. O molde pode ser reutilizado muitas vezes, daí o chamado método de moldagem permanente.

A fundição em molde permanente é adequada para fundições maiores que a fundição sob pressão, cerca de 10kg, é claro, pode ser maior, 20kg até 50kg, e o custo será maior.

O Processo de Fundição em Molde Permanente

O processo de fundição em molde permanente é simplesmente incluído nestas etapas:

• Passo 1: Verter metal fundido no molde
• Passo 2: Permitir resfriamento e solidificação
• Passo 3: Abrir o molde e coletar a fundição;
• Passo 4: Então continuar estes processos acima para fazer tanta fundição quanto necessário.

Notavelmente, o molde neste processo é feito de material metálico de alta temperatura, como ferro fundido, para ser capaz de suportar o aquecimento e resfriamento contínuos envolvidos enquanto se produz grande volume.

Características da Fundição em Molde Permanente

Vantagens:

• Resultado de fundição de alta precisão e tolerância apertada
• Bom acabamento superficial com menos defeitos de fundição como a fundição em areia
• A fundição tem alta resistência, tenacidade e ductilidade
• A durabilidade do molde é alta.
• Devido à economia de tempo de fabricação do molde, alta produtividade reduz custos de produção.

Limitações:

• É difícil fundir objetos muito complexos, com paredes grandes e peso
• Custos de fabricação de moldes são altos.
• Há necessidade de um mecanismo para empurrar a fundição para fora do molde, então às vezes formam uma marca na fundição.

Aplicações da Fundição em Molde Permanente

Esta fundição em molde permanente é mais comumente usada para fundir alumínio, magnésio, ligas de cobre e ferro fundido cinzento devido ao seu baixo ponto de fusão. Adequado para produção em massa com fundições simples e de pequeno ou médio porte, como pistões, tarugos de engrenagens, utensílios de cozinha, detalhes em máquinas-ferramenta, rodas de aeronaves, peças de bombas, etc., que não pesam mais que 25kg. Para objetos com forma interna complexa, recomenda-se usar núcleo de areia.

Resumo

O conteúdo acima listou e analisou os 6 diferentes tipos de processos de fundição comumente usados nos fabricantes de fundições metálicas. No geral, cada uma dessas técnicas de fundição mantém tanto pontos fortes quanto limitações. Dependendo dos requisitos de fundição e demanda do projeto, as fundições considerarão o processo de fundição que se adequa à aplicação.

Como uma das principais empresas de fundição e atacado para o mercado mundial, a VIC é a fundição de areia com três principais técnicas de fundição incluídas: fundição em areia verde, fundição em areia furan e fundição por espuma perdida. Com esses três diferentes tipos de fundição, somos capazes de fabricar qualquer peça fundida, desde pequeno, médio, grande tamanho até design de forma simples, complexa. Contate a fundição VIC para um projeto de peça fundida OEM via email ADMIN@MFGROBOTS.COM