O que é a fundição sob pressão? Materiais comuns

A fundição sob alta pressão injeta metal líquido em moldes reutilizáveis. O investimento em ferramentas favorece frequentemente a produção em série. As famílias habituais incluem alumínio, zinco e magnésio; determinadas aplicações de ligas de cobre exigem uma avaliação especializada. Este guia compara critérios de seleção de materiais.

A fundição sob pressão é um processo de fabrico de peças metálicas. O metal líquido é injetado a alta pressão num molde de aço. Após a solidificação, retira-se a peça e prepara-se o molde para o ciclo seguinte.

A fundição sob pressão permite fabricar peças variadas, desde pequenos componentes eletrónicos até blocos de motor e outras peças automóveis de maiores dimensões. Pode ser rentável em grandes séries.

A fundição sob pressão permite obter formas complexas e paredes finas com dimensões repetíveis. O acabamento, as rejeições e a maquinação necessários dependem da liga, da geometria, das ferramentas e do processo; as poupanças face a outros métodos exigem uma comparação específica para cada projeto.

Os processos de fundição sob pressão incluem:

Na fundição sob pressão em câmara quente, o sistema de injeção retira metal de um reservatório aquecido associado à máquina. Este método permite processar ligas adequadas de zinco e magnésio. A compatibilidade da máquina e a composição da liga são tão importantes como a temperatura de fusão.

Na fundição sob pressão em câmara fria, o metal líquido é transferido para uma câmara de injeção, normalmente por colher de vazamento ou dosagem automática. Este método é habitual para o alumínio. O tempo de ciclo depende de todo o processo, não apenas do tipo de câmara.

A escolha do material é fundamental num projeto de fundição sob pressão. As propriedades da liga devem responder aos requisitos da aplicação. Segue-se uma apresentação dos materiais comuns.

As ligas de zinco são muito utilizadas na fundição sob pressão, sobretudo em componentes detalhados. O intervalo aproximado de 380 a 420 °C depende da liga e não constitui uma regulação universal da máquina. Verifique as propriedades de vazamento, mecânicas e de serviço da liga especificada.

As peças de zinco fundidas sob pressão podem receber revestimentos metálicos, pintura ou cromagem para proteção contra a corrosão e acabamento decorativo. As ligas comuns incluem Zamak 3, Zamak 5 e ZA-8. Estas ligas oferecem diferentes equilíbrios entre resistência e ductilidade: Zamak 3 apresenta propriedades equilibradas, enquanto Zamak 5 proporciona maior resistência à tração e dureza. ZA-8 contém mais alumínio, o que melhora o desempenho a temperaturas elevadas e a resistência à fluência.

As ligas de zinco adequadas podem ser processadas eficientemente em máquinas de câmara quente. O detalhe alcançável, a espessura das paredes, a estabilidade dimensional e a vida útil do molde dependem da liga e do processo; confirme-os para a peça concreta.

• Muito boa fluidez e capacidade de enchimento do molde
• Ductilidade e resistência ao impacto elevadas
• Proteção contra a corrosão através de revestimentos metálicos, pintura ou cromagem
• Permite preencher formas complexas e paredes finas
• Adequado para fundição sob pressão em câmara quente

As peças de zinco fundidas sob pressão são utilizadas em suportes, caixas de fechaduras e puxadores de veículos, bem como em caixas compactas e conectores de eletrónica de consumo. Também são utilizadas em brinquedos, ferragens e elementos decorativos, sobretudo de pequenas e médias dimensões.

As ligas de magnésio têm baixa densidade e podem adequar-se a peças sensíveis ao peso. Comparações como 35% menos do que o alumínio e 75% menos do que o zinco referem-se aproximadamente à densidade, sem garantir essas reduções de massa no componente. A qualidade da liga, a geometria, a proteção, o processamento e os preços atuais influenciam a escolha final.

Entre as ligas comuns para fundição sob pressão incluem-se AZ91D, conhecida pela sua resistência mecânica e à corrosão, bem como AM60B, valorizada pela maior ductilidade e melhor absorção de energia em aplicações sujeitas a impactos.

• Densidade mais baixa entre os metais de fundição sob pressão
• Elevada relação rigidez/peso
• Boas propriedades de blindagem EMI/RFI
• Amortecimento eficaz de vibrações
• Pode utilizar equipamentos de câmara quente ou fria, consoante a liga, a máquina e os requisitos da peça

As peças fundidas em magnésio são utilizadas em determinadas caixas eletrónicas, componentes automóveis e carcaças de ferramentas elétricas. A utilização aeroespacial exige a qualificação dos materiais e dos processos para a aplicação específica; a baixa densidade, por si só, não comprova a adequação.

As ligas de alumínio para fundição sob pressão oferecem um equilíbrio útil entre massa, resistência, capacidade de enchimento do molde e transferência térmica. As propriedades mecânicas, a temperatura de serviço e a resistência à corrosão dependem da liga e do ambiente. A exposição marítima pode exigir proteção adicional; nem todas as ligas de alumínio são equivalentes.

Uma liga de alumínio frequentemente especificada para fundição sob pressão é A380. Outras opções incluem ADC12 e A383; compare a composição e as propriedades reais sem presumir que são intercambiáveis. O processamento em câmara fria é habitual para o alumínio, sendo o processo exato escolhido em função da peça.

• Densidade moderada e elevada relação resistência/peso
• Muito boa condutividade térmica e elétrica
  
  
• Resistência natural à corrosão
• Adequado a geometrias complexas e paredes finas

As peças de alumínio fundidas sob pressão são utilizadas em carcaças e elementos estruturais automóveis adequados, caixas eletrónicas, dissipadores de calor, eletrodomésticos, ferramentas elétricas e equipamentos de telecomunicações. Nem todos os componentes de alumínio são produzidos por fundição sob alta pressão; as rodas e as aplicações marítimas exigem uma avaliação específica do processo e do material.

As ligas de cobre variam consideravelmente em condutividade, resistência ao desgaste, comportamento à corrosão e resistência a temperaturas elevadas. O latão e o bronze podem ser considerados para determinadas aplicações, mas nem todas as peças fundidas em ligas de cobre são produzidas sob pressão. O intervalo de 900–1000 °C não é universal; confirme os dados térmicos e os requisitos das ferramentas específicos da liga.

• Elevada condutividade elétrica e térmica
• Muito boa resistência ao desgaste
• Conservação da resistência mecânica a temperaturas elevadas
• Elevada resistência à corrosão

Os componentes de ligas de cobre incluem conectores, acessórios de ligação, válvulas, casquilhos e peças decorativas. Podem ser produzidos por vários métodos de fundição ou conformação. Confirme que a fundição sob pressão é adequada à liga selecionada, à geometria, ao ambiente de serviço e às propriedades exigidas.

A escolha de uma liga adequada para fundição sob pressão deve equilibrar o desempenho técnico e as condições de produção ao longo de todo o ciclo de vida da peça.

• O volume de produção influencia a amortização das ferramentas e a escolha do processo. O tempo de ciclo e a vida útil do molde dependem da liga, da geometria, do controlo térmico e da manutenção; evite classificar todas as ligas segundo uma ordem universal.
• A precisão dimensional depende da conceção da peça, da contração da liga, das ferramentas e do controlo do processo. O zinco pode preencher formas detalhadas, mas as tolerâncias apertadas e a redução da maquinação devem ser validadas para o componente concreto.
• O processamento posterior influencia a escolha da liga. Os revestimentos metálicos, a pintura, a anodização ou outras proteções devem ser compatíveis com a liga específica e com o aspeto ou a resistência à corrosão exigidos. Nem todas as ligas de alumínio para fundição sob pressão produzem o mesmo acabamento anodizado.
• Avalie em conjunto a exposição ambiental, a massa, a resistência, a rigidez, a temperatura e o custo total. Nenhuma família de ligas apresenta universalmente a melhor relação resistência-peso ou a melhor resistência à corrosão.
• O custo total deve incluir os materiais, as ferramentas, o tempo de ciclo e as operações de acabamento.

O sucesso de um projeto de fundição sob pressão começa com uma escolha fundamentada do material. Esta influencia o desempenho, os custos de produção, os prazos e a vida útil. As ligas de zinco, alumínio, magnésio e cobre oferecem propriedades distintas para diferentes aplicações. Uma escolha adequada desde o início ajuda a evitar correções dispendiosas.

6061 é principalmente uma liga de alumínio para transformação mecânica e não é uma escolha convencional para fundição sob alta pressão. Selecione uma liga de fundição especificada para o processo, sem considerar intercambiáveis as designações de ligas para transformação mecânica e de fundição.

Não existe um metal fundido sob pressão universalmente mais resistente. Compare as ligas especificadas segundo a propriedade exigida, como o limite de elasticidade, a resistência à fadiga ou a resistência em relação à densidade, nas condições reais de serviço.

O alumínio é frequentemente utilizado em pontos de fixação do motor, blocos, carcaças de transmissão e outros elementos sujeitos a cargas elevadas. O zinco permite produzir peças pequenas de forma económica em grandes séries.

A seleção aeroespacial exige especificações qualificadas de liga e processo, juntamente com requisitos de fadiga, temperatura, corrosão, inspeção e rastreabilidade. Não selecione alumínio ou magnésio apenas com base numa classificação geral de resistência ou peso.