Fundição em areia, matriz e microfusão:escolhendo o processo certo para suas peças de metal

Devido à sua adaptabilidade, desempenho e custo comparativamente mais barato, alguns processos de fundição são amplamente utilizados na fabricação com muitas aplicações industriais. Por exemplo, fundição em areia, fundição sob pressão e fundições de investimento são processos de fundição amplamente utilizados em todo o mundo para fabricar peças metálicas para as indústrias de consumo, automobilística, médica e aeroespacial.

Embora todos os três processos de fabricação possam produzir peças metálicas de boa qualidade, um será mais adequado à sua aplicação do que o outro porque cada procedimento tem seus benefícios e limitações. A abordagem ideal depende dos seus requisitos, complexidade do projeto, características dos materiais e outros elementos cruciais do projeto da sua peça.
comparação de fundição em areia

Fundição de metal

O que são peças fundidas de metal? Simplificando, o processo de fundição envolve derreter o metal e despejar o material fundido em um molde preparado para dar-lhe forma. A maioria das técnicas de fundição hoje variam na forma como o metal fundido é manuseado e colocado no molde. Dependendo do projeto da peça, os processos de fundição podem produzir peças em formato de rede. Portanto, nenhuma operação de usinagem adicional é necessária para atingir a forma e o ajuste final exigidos pela peça.

Um designer de produto deve saber como cada processo funciona e como ele difere um do outro para decidir o que é melhor para o componente – fundição em areia, fundição sob pressão ou fundição de precisão. O designer só pode escolher o processo mais adequado para a aplicação estando ciente de suas complexidades, demandas e resultados.

Então, vamos revisar rapidamente três procedimentos de casting.

O que é fundição sob pressão?

A fundição sob pressão é um processo popular de fundição de metal em molde permanente, no qual o metal fundido é forçado para dentro do molde sob pressão, solidificando-o em um metal fundido. Fundições sob pressão ou fundições sob pressão são comumente usadas em carcaças automotivas, componentes de eletrodomésticos e brinquedos.
Fundição sob pressão
Guia completo para fundição sob pressão

O que é fundição em areia

A fundição em areia difere ligeiramente da fundição sob pressão. Primeiro, o metal fundido é despejado manualmente em um molde de areia descartável, que esfria em um formato 3D.

Guia completo para fundição em areia

O que é fundição de investimento

Na fundição de precisão, o material fundido é derramado em um molde feito de material refratário. Uma vez que o metal solidifica dentro do molde, a peça fundida é removida quebrando o molde refratário. Um padrão de cera é usado para fazer um molde com material refratário.
matriz e cluster de fundição de investimento
Guia completo para fundição de investimento

Quais são as diferenças entre fundição em areia, fundição sob pressão e fundição de precisão?

Quais são as diferenças entre fundição em areia, fundição sob pressão e fundição de precisão?

Areia, investimento e fundição sob pressão são excelentes opções para diversas aplicações. Eles são eficientes, têm qualidade comparável e podem fundir materiais semelhantes. Como resultado, determinar um vencedor claro ao avaliar as diferenças entre fundição em areia, fundição sob pressão e fundição de precisão pode ser complicado.

No entanto, existem algumas diferenças significativas ao decidir entre os processos de fabricação de investimento, fundição sob pressão e fundição em areia. Portanto, conhecê-los pode beneficiar o designer de produto, pois ajuda a tomar uma decisão informada.

Aqui estão as oito diferenças mais significativas entre os processos de areia, investimento e fundição sob pressão.
Fundição em areia, fundição sob pressão e comparação de fundição de precisão

Design e material do molde

A principal diferença entre os processos de areia, investimento e fundição sob pressão é o material usado para criar o molde.

Os moldes de fundição sob pressão são de metal permanente, enquanto os moldes de fundição em areia são areia descartável. A fundição de precisão requer um revestimento refratário especial ao redor do padrão de cera para fazer um molde.
Exemplo de fundição (fonte:indiamart.com)
Por causa do molde permanente, a fundição sob pressão tem uma taxa de produção mais rápida do que a fundição em areia e a fundição de precisão, onde o fabricante tem que refazer o molde a cada vez. A fundição de precisão tem a vantagem de ter mais peças por molde, já que múltiplas peças são fundidas em uma árvore.

A qualidade da areia utilizada impacta significativamente a qualidade da superfície de fundição. Em contraste, o molde de metal fundido e o molde de material refratário de pasta fina na fundição de precisão proporcionariam uma superfície mais lisa do que a fundição em areia.

Os moldes de fundição em areia e de microfusão são destruídos todas as vezes, enquanto o molde de fundição sob pressão fica pronto imediatamente após uma operação de fundição. Esta qualidade e a fantástica velocidade de processamento dos métodos estão entre os aspectos mais importantes. É por isso que a fundição sob pressão é geralmente preferida em ambientes de produção de alta velocidade.

Devido a esta disparidade, a fundição em areia é menos adequada para aplicações que exigem velocidade. Por outro lado, o processo é relativamente econômico e versátil, tornando-o ideal para ligas e formatos incomuns. Além disso, os projetistas têm mais liberdade porque o processo de fabricação é simples e pode lidar facilmente com uma ampla variedade de ligas.
Tipos de fundição de metal Material e produção do molde Fundição em areiaMolde descartável
O material do molde é areia 1 - 2 semanasFundição sob pressãoMolde permanente
O material do molde é metal 4 a 10 semanasFundição de microfusãoMolde descartável
O material do molde é um material refratário de 7 a 10 dias desde o padrão de cera até a fundição completa. Material do molde e tempos de produção

Material

A fundição de precisão e a fundição em areia podem fundir qualquer material. No entanto, a fundição sob pressão é geralmente usada para fundir peças de metais não ferrosos com baixo ponto de fusão. Conseqüentemente, zinco, alumínio, magnésio e latão são amplamente utilizados na fundição sob pressão, enquanto liga de alumínio, liga de latão, ferro fundido e aço fundido são materiais populares de fundição em areia.

A fundição de precisão é muito semelhante à fundição em areia, que pode fundir qualquer material.
Tipos de fundição de metal Fundição em areia Fundição sob pressão Fundição de investimento Metais moldáveisIlimitadoMetais de baixo ponto de fusãoIlimitadoMateriais de fundição em areia, matriz e microfusão

Propriedades da peça

As peças fundidas sob pressão são geralmente mais duráveis do que as peças fundidas em areia e de precisão devido às altas pressões envolvidas no processo. Além disso, a alta pressão também garante que não haja lacunas internas e que todo o produto esteja praticamente livre de quaisquer defeitos internos.

A fundição sob pressão esfria mais rápido do que a fundição em areia, proporcionando às peças fundidas uma microestrutura mais fina e uniforme. Normalmente, essa microestrutura aumenta as propriedades mecânicas em até 20%.

• Fundição em areia – A propriedade do material é comparativamente pobre
• Fundição sob pressão – Boas propriedades mecânicas e microestrutura devido à alta pressão
• Fundição de precisão – A mecânica e a microestrutura dependem do método de fundição, mas normalmente ficam entre a fundição em areia e a fundição sob pressão.

Recursos e propriedades de transmissão Fundição em areia Fundição sob pressão Fundição de investimento Tamanho da peça - Peso (kg) - Mín0,01<0,010,001Tamanho da peça - Peso (kg) - Máximo Sem limite50100Porosidade (1 - melhor a 5 - pior)3 - 51 - 35Complexidade da forma (1 - melhor a 5 - pior)1 - 23 - 41Propriedades das peças de areia, matriz e fundição de precisão

Complexidade das peças

Outra distinção entre resultados de fundição em molde, investimento e fundição em areia é a complexidade geral das peças. A fundição por investimento e em areia pode lidar com projetos muito mais complexos e extensos do que a fundição sob pressão. A fundição sob pressão fornece precisão dimensional e velocidade muito maiores, mas é limitada em sua capacidade de produzir formas complexas.

A fundição sob pressão e a fundição sob pressão também são limitadas e são adequadas para peças de tamanho pequeno a médio em comparação com a fundição em areia.
Recursos e propriedades de transmissão Fundição em areia Fundição sob pressão Fundição de investimento Tamanho da peça - Peso (kg) - Mín0,01<0,010,001Tamanho da peça - Peso (kg) - MáximoSem limite50100Complexidade da forma (1 - melhor a 5 - pior)1 - 23 - 41Complexidade das peças de fundição em areia, matriz e microfusão

Espessura da parede

A fundição em areia geralmente resulta em paredes mais espessas. Paredes grossas significam mais espaço para corrigir erros por meio de usinagem e outros pós-processamento, mas também são mais pesadas.
Processo de fundiçãoEspessura da seção MínimaEspessura da seção MáximaFundição em areia3,00 mmSem limiteFundição sob pressão0,50 mm12,00Fundição de microfusão1,00 mm75,00Espessura da parede de fundição em areia, matriz e microfusão
A fundição sob pressão, por outro lado, produz paredes mais finas, mantendo maior precisão dimensional. Como resultado, a fundição em areia é inadequada para objetos pequenos com tolerâncias restritas e manter a consistência e fornecer os melhores resultados torna-se extremamente difícil. A fundição de precisão também pode produzir paredes finas e é uma boa escolha para formas e características complexas.

Volume de produção

Um dos benefícios da fundição em areia é que ela exige menos ferramentas. Como resultado, o processo é comparativamente mais rápido e pode produzir bons resultados imediatamente. A fundição sob pressão, por outro lado, é mais adequada para produção de alto volume devido ao seu ferramental inicial mais complexo e demorado.
Volume de produção de fundição em areia, matriz e microfusão
A fundição de precisão pode produzir mais peças por lote porque várias peças podem ser fundidas por árvore, mas o tempo de configuração inicial é semelhante à fundição sob pressão.
Recursos e propriedades de transmissão Fundição em areia Fundição sob pressão Fundição de investimento Taxa de produção típica (peças/hora de molde)1 – 202 – 2001 – 1000Quantidade mínima1        10.00010Tempo de produção de areia, matriz e fundição de precisão
No entanto, lembre-se de que a fundição sob pressão é um processo mais rápido para grandes volumes. Produção rápida significa que a fundição sob pressão permitirá produzir mil peças em menos tempo do que o método alternativo. No entanto, o tempo inicial de ferramental necessário para a fundição sob pressão torna o outro processo melhor se você precisar apenas de 100 a 150 produtos ou menos.

Tolerância e precisão

A fundição sob pressão oferece a melhor precisão de tolerância das três peças fundidas. Estes são típicos do alumínio, pois a precisão e a tolerância do processo de fundição dependem de fatores como os seguintes.

• Complexidade do design
• Tipo de equipamento de padrão e equipamento de matriz
• Metal e permissão de uso
• Padrão e condição da matriz
• Métodos de trabalho de fundição

DimensãoFundição sob pressãoFundição em areiaFundição de investimentoAté 25mm+/- 0,050mm+/- 2,00mm+/- 0,250mmAté 50mm+/- 0,075mm+/- 2,00mm+/- 0,350mmAté 75mm+/- 0,100mm+/- 2,00m+/- 0,400mmAté 100mm+/- 0,125mm+/- 3,00mm+/- 0,500mmFundição em areia, matriz e microfusão Tolerância e precisão
Consulte os seguintes padrões para tabelas e tabelas de tolerância e precisão de fundição.

• ISO 8062 – Tolerância dimensional de fundição e tolerâncias de usinagem

Acabamento de superfície

Outro fator crítico é o acabamento superficial do produto final. O processo de fundição em areia produz uma superfície áspera e áspera que pode exigir tratamento adicional ou usinagem após o resfriamento. A fundição sob pressão, entretanto, tem um excelente acabamento superficial que raramente requer tratamento adicional.
Acabamento superficial em areia, matriz e microfusão
A fundição de precisão normalmente produz um excelente acabamento superficial devido ao material de pasta fina.

Custo

Como todos os processos de fabricação, o custo unitário depende de vários fatores, incluindo material, mão de obra e equipamento. Por exemplo, a fundição em areia requer mais mão-de-obra do que outras, a fundição sob pressão requer matrizes e maquinários caros e a fundição de precisão requer longos tempos de produção.
Comparação de custos de areia, matriz e fundição de investimento
Comparado à simplicidade da Areia, fazer um molde de metal para o processo de fundição custa mais. Além disso, os moldes metálicos exigem mais tempo e experiência, aumentando o custo geral do processo.
Processo de seleção de elenco Custo da matriz Custo do equipamento Custo de mão de obra Taxa do produto (peças/h) Fundição em areiaBaixaBaixaBaixa – Média<20Fundição sob pressãoAltaAltaBaixa – Média<200Fundição de microfusãoMédia a AltaBaixa a MédiaAlta <1000Comparação de custos de fundição em areia, matriz e microfusão
O tempo de desenvolvimento também varia entre os processos de fundição e aumenta o custo geral.

• Fundição em areia – 2 a 10 semanas de desenvolvimento
• Fundição sob pressão – 12 a 20 semanas
• Fundição de investimento – 5 a 16 semanas

A imagem abaixo mostra que o custo depende da quantidade e taxa de produção.
Custo de produção de areia, matriz e microfusão (Fonte:Chegg)

Vantagens e desvantagens da fundição em areia, matriz e microfusão

Tipo de transmissão Vantagens Desvantagens Fundição em areiaQuase qualquer metal pode ser fundido
Não há limite para tamanho, formato ou peso da peça.
Baixo custo de ferramentasAcabamento necessário
Acabamento superficial grosseiro
Ampla tolerânciaFundição sob pressãoExcelente precisão dimensional
Excelente acabamento superficial
Baixa porosidade
Alta taxa de produçãoAlto custo de matriz
Tamanho de peça limitado
Geralmente limitado a metais não ferrosos
Prazo de entrega longoFundição de investimentoFormatos de peças intrincados
Excelente acabamento superficial e precisão
Quase qualquer metal pode ser fundido. Tamanho da peça limitado
Padrões e moldes caros
Mão de obra caraVantagens e desvantagens da fundição em areia, matriz e microfusão

Características da fundição em areia, matriz e microfusão

Recursos e propriedades de transmissão Fundição em areia Fundição sob pressão Fundição de investimento Tamanho da peça - Peso (kg) - Min0,01<0,010,001Tamanho da peça - Peso (kg) - MáximoSem limite50100Acabamento superficial típico (Ra-um)5 - 2501-fevereiro0,3 - 2Porosidade (1 - melhor a 5 - pior)3 - 51 - 35Complexidade da forma (1 - melhor a 5 - pior)1 - 23 - 41Precisão dimensional (1 – melhor a 5 – pior)311Seção – Espessura da parede – Mín30,51Seção – Espessura da parede – MáximoSem limite1275Tolerância dimensional típica (mm)1,6 – 4,00+/- 0,001 – 0,005+/- 0,005Taxa de produção típica (peças/hora de molde)1 – 202 – 2001 – 1000Mínimo quantidade1                           10.00010 Características da fundição em areia, matriz e microfusão