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O que é fundição sob pressão? Materiais comuns para fundição sob pressão
A fundição sob pressão é um processo de fundição de metais no qual os metais fundidos são moldados usando moldes reutilizáveis sob alta pressão. Devido ao seu alto custo, é usado principalmente para produção em grande escala. Os metais comuns usados neste processo são ligas de zinco, magnésio, alumínio e cobre. Neste guia, cobriremos as propriedades e aplicações de cada material.
O que é fundição sob pressão?
A fundição sob pressão é um método preciso de fabricação de peças metálicas. Neste processo, o metal fundido é forçado a entrar em um molde de aço, ou matriz, sob alta pressão. Uma vez resfriado, a peça é retirada e a matriz está pronta para o próximo ciclo.
A fundição sob pressão é um processo versátil utilizado para fabricar uma variedade de peças. Funciona bem para componentes eletrônicos pequenos até grandes blocos de motores ou peças automotivas. Para produções de alto volume, a fundição sob pressão é rentável.
Este método de fabricação é excelente para produzir grandes quantidades de peças idênticas com excelente precisão dimensional. As peças podem ter paredes finas, geometrias complexas e superfícies lisas que requerem acabamento mínimo. A fundição sob pressão reduz o desperdício de material e o tempo de usinagem em comparação com outros métodos.
Tipos de fundição sob pressão
Aqui estão os tipos de fundição sob pressão:
Fundição sob pressão com câmara quente
As máquinas de fundição sob pressão com câmara quente incluem a câmara de fusão, o que significa que o metal não precisa ser fundido separadamente. A fundição sob pressão com câmara quente é tipicamente realizada com metais que têm um ponto de fusão mais baixo, como magnésio e zinco. Este processo é mais rápido e permite ciclos de produção curtos.
Fundição sob pressão com câmara fria
A fundição sob pressão com câmara fria não inclui uma câmara de aquecimento. Em vez disso, o metal fundido precisa ser transportado para a máquina de fundição usando conchas. Portanto, o ciclo de fundição para o método de câmara fria é mais lento do que o das máquinas com câmara quente. É usado para fundir metais com ponto de fusão elevado, como o alumínio.
Materiais comuns usados na fundição sob pressão
Escolher o material certo para o seu projeto é fundamental quando se trata de fundição sob pressão. Cada metal possui características únicas que devem atender aos seus requisitos. Abaixo está uma divisão dos metais comumente usados na fundição sob pressão.
Ligas de zinco
As ligas de zinco são o metal mais comum para fundição sob pressão devido ao seu ponto de fusão relativamente baixo (aproximadamente de 380 a 420 °C). Essas ligas são econômicas e fáceis de usar para fundição sob pressão devido à sua excelente fluidez e capacidade de preencher configurações pequenas ou intricadas. Outra vantagem é que possuem alta ductilidade e resistência ao impacto.
Devido às suas excelentes propriedades de resistência à corrosão e valores decorativos, as peças de fundição sob pressão de zinco podem ser revestidas com chapas, pintura ou acabamentos cromados. Os materiais gerais usados para a fundição sob pressão de zinco são Zamak 3, Zamak 5 e ZA-8. Cada liga de zinco para fundição sob pressão tem propriedades diferentes que oferecem um equilíbrio entre resistência e ductilidade; Zamak 3 oferece um equilíbrio ideal de propriedades, Zamak 5 fornece maior resistência à tração e dureza, e ZA-8 contém mais alumínio, o que aumenta o desempenho em altas temperaturas e a resistência ao fluido.
Devido à capacidade de fundir grandes quantidades a altas velocidades, a fundição sob pressão com câmara quente é o método ideal para produzir ligas de zinco. Peças de fundição sob pressão de zinco produzem excelentes qualidades de fundição com detalhes finos, estabilidade dimensional a longo prazo, espessura de parede fina em comparação com o alumínio e menor desgaste do molde.
Principais características
- Excelente fluidez e fundibilidade
- Alta ductilidade e resistência ao impacto
- Resistência à corrosão com revestimentos, pintura ou acabamentos cromados
- Pode preencher formas intrincadas e paredes finas
- Adequado para fundição sob pressão com câmara quente
Aplicações
As peças fundidas sob pressão de zinco são usadas em uma variedade de aplicações automotivas, incluindo suportes, carcaças de fechaduras e puxadores de portas, assim como em eletrônicos de consumo que exigem carcaças compactas e conectores. Outros usos incluem brinquedos, ferragens e acabamentos decorativos. O uso de ligas de zinco para fundição sob pressão é adequado para diversas aplicações em peças pequenas e médias.
Ligas de magnésio
As ligas de magnésio são os metais estruturais mais leves usados na fundição sob pressão, pesando cerca de 35% a menos que o alumínio e cerca de 75% a menos que o zinco, tornando-as altamente desejáveis para aplicações sensíveis ao peso. Elas oferecem excelente usinabilidade, forte desempenho na blindagem contra interferências eletromagnéticas, dissipação de calor eficaz e boa estabilidade dimensional durante o uso. O magnésio é mais caro que o zinco ou o alumínio e deve ser manuseado com cuidado devido à sua natureza reativa.
As ligas comuns para fundição sob pressão incluem AZ91D, conhecida por sua excelente resistência e resistência à corrosão, e AM60B, valorizada por sua maior ductilidade e melhor absorção de energia em aplicações propensas a impactos.
Principais características
- Menor densidade entre os metais para fundição sob pressão
- Excelente relação rigidez/peso
- Boas propriedades de blindagem EMI/RFI
- Eficaz amortecimento de vibrações
- Requer fundição sob pressão com câmara fria
Aplicações
As peças fundidas sob pressão de magnésio são amplamente utilizadas em eletrônicos portáteis, como carcaças de laptops e tablets, bem como em componentes automotivos, como núcleos de volantes, carcaças de transmissões e estruturas de painéis de instrumentos. As aplicações aeroespaciais também dependem do magnésio para suportes e carcaças leves, enquanto as ferramentas elétricas se beneficiam da redução de peso sem sacrificar rigidez.
Ligas de alumínio
As ligas de alumínio são frequentemente usadas para criar peças porque oferecem uma excelente combinação de peso, resistência e resistência à ferrugem/corrosão. Em comparação com o zinco, o alumínio é muito mais leve, mas quando usado como material para fundição sob pressão, os dois metais têm características mecânicas relativamente semelhantes. O alumínio também é mais capaz do que o zinco ou o magnésio de suportar temperaturas de alto desempenho. Ele naturalmente resiste à corrosão, especialmente à exposição a condições externas e/ou marítimas. O alumínio pode transferir bem o calor, o que o torna útil para o gerenciamento de temperatura.
A liga de alumínio mais comum para fundição sob pressão é A380; ela oferece boa fluidez para preencher o molde e resistência mecânica suficiente para suportar as tensões operacionais. O ADC12 fornece qualidades semelhantes (e pode ser mais frequentemente encontrado na fabricação na Ásia). O A383 oferece capacidades superiores de preenchimento e geralmente é recomendado para geometrias de fundição sob pressão altamente complexas e/ou de paredes finas. As ligas de alumínio devem ser fabricadas utilizando o método de fundição sob pressão com câmara fria para alcançar resultados ótimos.
Principais características
- Densidade moderada com alta relação resistência/peso
- Excelente condutividade térmica e elétrica
- Resistência natural à corrosão
- Adequado para geometrias complexas e paredes finas
Aplicações
A maioria das ligas de alumínio para fundição sob pressão projetadas para a indústria automotiva são usadas para fabricar blocos de motor, corpos de transmissão, rodas e outros componentes estruturais. Além da indústria automotiva, muitos fabricantes de equipamentos eletrônicos utilizam o alumínio para fabricar carcaças e dissipadores de calor. Outras aplicações incluem eletrodomésticos, ferramentas elétricas, equipamentos de telecomunicações e hardware marinho que exigem desempenho durável.
Ligas de cobre
As ligas de cobre possuem melhor condutividade elétrica e térmica do que quase qualquer outro material, tornando-as ideais para muitas aplicações que precisam de bom desempenho em ambientes agressivos com altas temperaturas ou que exigem alta resistência ao desgaste. Elas mantêm a resistência em condições extremas e são altamente resistentes à corrosão. No entanto, suas altas temperaturas de fusão (900-1000 °C) dificultam o processo de fundição sob pressão. O latão (cobre-zinco) e a bronze (cobre-estanho) são os principais materiais à base de cobre para fundição sob pressão. Ambos exigem ferramentas mais robustas e geram maior estresse térmico nas matrizes em comparação com zinco, magnésio ou alumínio.
Principais características
- Alta condutividade elétrica e térmica
- Excelente resistência ao desgaste
- Mantém a resistência a altas temperaturas
- Alta resistência à corrosão
Aplicações
As peças fundidas sob pressão de cobre são comumente encontradas em componentes elétricos, como conectores, terminais e dispositivos de comutação. O latão é utilizado em acessórios de encanamento e válvulas devido à sua resistência à corrosão e facilidade de usinagem. A bronze é frequentemente usada em hardware marinho por sua superior resistência à corrosão por água salgada. Outras aplicações incluem fechaduras, engrenagens, buchas, elementos arquitetônicos ornamentais e alguns componentes de instrumentos musicais.
Fatores a considerar ao escolher materiais para fundição sob pressão
Escolher a liga de fundição sob pressão adequada é necessário para garantir um desempenho técnico equilibrado e considerações de produção durante todo o ciclo de vida da peça.
- O volume de produção é fundamental na determinação da liga adequada; o zinco proporciona os ciclos mais rápidos e a maior vida útil dos moldes, tornando-o adequado para produções de grande volume. O alumínio e o magnésio requerem uma manutenção mais meticulosa dos moldes, enquanto as ligas de cobre desgastam as ferramentas mais rapidamente.
- A precisão dimensional é outro fator a ser considerado, com o zinco proporcionando tolerâncias apertadas e consistentes durante longas corridas de produção, reduzindo assim a necessidade de pós-usinagem. O zinco flui bem em formas complexas, paredes finas e detalhes finos.
- O pós-processamento também afeta a escolha: o zinco é adequado para revestimento, o alumínio para anodização, e o magnésio pode precisar de revestimentos protetores.
- A exposição ambiental, os requisitos de peso e o custo geral também devem orientar a escolha da liga. O magnésio oferece o melhor índice de resistência/peso, o alumínio equilibra resistência e peso, e o alumínio tem a melhor resistência natural à corrosão.
- A exposição ambiental, os requisitos de peso e o custo geral também devem orientar a escolha da liga. O magnésio oferece o melhor índice de resistência/peso, o alumínio equilibra resistência e peso, e o alumínio tem a melhor resistência natural à corrosão.
Conclusão
Projetos de fundição sob pressão bem-sucedidos começam com decisões informadas sobre o material. Sua escolha impacta o desempenho da peça, os custos de produção, os prazos de entrega e a longevidade do produto. As ligas de zinco, alumínio, magnésio e cobre oferecem propriedades distintas adequadas a diferentes aplicações. Escolher o material correto logo no início evita correções caras no futuro.
FAQs
O alumínio 6061 é utilizado para fundição sob pressão?
Não, porque ele não possui a fluidez necessária e é propenso a rachaduras a quente, o que o torna mais adequado para extrusão e forjamento.
Qual é o metal mais forte para fundição sob pressão?
As ligas de cobre são as mais fortes devido à maior resistência à tração por unidade de peso. O alumínio e o magnésio são opções fortes e leves.
Quais materiais são os melhores para componentes estruturais automotivos?
O alumínio é comumente usado para pontos de montagem do motor, blocos, carcaças de transmissão e outras áreas de alta carga. O zinco é utilizado para a produção em massa de peças menores de forma econômica.
Como os materiais para fundição sob pressão são escolhidos para aplicações aeroespaciais?
O magnésio é usado para membros estruturais leves, e o alumínio é selecionado para aplicações que exigem maior resistência absoluta. Deve-se considerar peso, desempenho térmico, resistência à corrosão e conformidade regulatória.
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