Fundição por gravidade x Fundição sob pressão

Introdução

Fundição por gravidade x fundição sob pressão é um fator importante a ser considerado quando os fabricantes escolhem um processo de fundição de metal para um novo componente. Os dois métodos são capazes de produzir peças com dimensões consistentes, difíceis de obter por outros métodos, e resultam em peças duráveis. Eles diferem na maneira como o metal fundido entra no mofo, taxa de produção, investimento em ferramentas e o formato que pode ser produzido.

A fundição por gravidade é um processo de fundição por gravidade e é utilizada principalmente para a produção de peças e componentes de tamanho médio que exigem solidificação controlada. Fundição sob alta pressão (HPDC): O metal fundido é injetado sob pressão em uma matriz a alta velocidade, o que é ideal para a produção em grande escala de peças complexas com paredes finas.

Comparação rápida: Fundição por gravidade x Fundição sob pressão

O que é a fundição por gravidade?

A fundição por gravidade é um processo de conformação de metais que envolve o derramamento de metal fundido em um molde sob a influência da gravidade. Se o molde for reutilizável e feito de aço ou ferro fundido, o processo é geralmente conhecido como fundição por gravidade fundição sob pressão ou fundição em molde permanente.

Fundição por gravidade é um tipo de fundição que não requer um sistema de injeção de alta pressão para preencher o molde. A qualidade da peça fundida pode ser controlada por meio do ajuste da temperatura do molde, da velocidade de vazamento, do projeto do canal de alimentação e das condições de resfriamento no processo de fabricação.

Como funciona a fundição por gravidade?

O procedimento habitual é o seguinte:

• Preparação do molde: Esse procedimento é realizado pelo fabricante, que limpa e pré-aquece o molde, se necessário, e, em seguida, aplica um revestimento adequado.
• A liga é fundida e analisada quanto à sua composição e temperatura.
• Derramamento: O metal fundido é derramado no molde, onde a gravidade o faz preencher o molde.
• Solidificação: O metal esfria e se solidifica, e o encolhimento é controlado pelo molde e pelo sistema de alimentação.
• Remoção de peças: O molde é separado e a peça fundida é retirada do molde.
• Concluir e inspecionar: As rebarbas e o excesso de material são removidos e, em seguida, as peças passam por usinagem, acabamento de superfície ou inspeção, conforme o caso.

Que materiais você usa na fundição por gravidade?

As ligas de alumínio são utilizadas especialmente na fundição por gravidade. Se o mofo Desde que o material, a temperatura de trabalho e o projeto do processo sejam adequados, também é possível utilizar outras ligas não ferrosas.

Quais são as vantagens da fundição por gravidade?

• Um fluxo metálico alimentado por gravidade, adequadamente projetado, pode minimizar a turbulência durante o enchimento, o que é denominado “enchimento controlado”.
• Porosidade potencialmente baixa: É possível obter peças fundidas densas com boa integridade interna por meio do controle do processo.
• Opções de tratamento térmico: Muitas ligas de alumínio fundidas por gravidade oferecem opções de tratamento térmico que resultam na melhoria das propriedades mecânicas.
• Investimento moderado em ferramentas: Normalmente, o molde permanente não é tão complexo quanto Fundição sob pressão de alta pressão ferramentas.
• Propriedades mecânicas adequadas: Com a liga adequada e a qualidade de fundição adequada, o processo pode ser utilizado para produzir peças mecânicas confiáveis para aplicações estruturais e sob pressão.

Quais são as limitações da fundição por gravidade?

• Devido ao longo tempo de produção, a fundição por gravidade costuma ser mais demorada do que a HPDC.
• Seções finas e características complexas a serem preenchidas podem representar um desafio maior, e pode ser necessária usinagem adicional para atender a tolerâncias rigorosas.
• Embora o custo das ferramentas para o HPDC seja, por vezes, mais elevado do que o custo das ferramentas para moldes permanentes, ainda assim é necessário um investimento no caso destas últimas.

O que é fundição sob pressão?

Fundição sob pressão é um processo de fabricação no qual uma matriz metálica reutilizável é preenchida com metal fundido.

Fundição sob alta pressão: Uma máquina injeta o metal fundido na cavidade do molde sob alta pressão, o que permite que o metal preencha os detalhes da cavidade antes da solidificação.

É comumente utilizado em situações em que os fabricantes precisam de paredes finas, altas taxas de produção, geometria complexa e desejam obter dimensões consistentes.

Como funciona a fundição sob pressão?

O procedimento geral para o HPDC é o seguinte:

• Limpeza, lubrificação e preparação da matriz para a produção.
• Fusão de ligas: A liga é fundida e mantida dentro da faixa de temperatura exigida pelo processo.
• Injeção: O metal fundido, sob alta pressão, é vertido na cavidade do molde.
• Resfriamento: O metal é solidificado na matriz sob condições controladas.
• Ejeção: A peça fundida é ejetada do molde por pinos ejetores.
• Corte e inspeção: Remova o excesso de material e inspecione o componente para verificar se há defeitos dimensionais e de fundição.

Quais são os dois principais tipos de fundição sob pressão?

Existem basicamente dois tipos de fundição sob pressão convencional: câmara quente e câmara fria.

Fundição por injeção em câmara quente

Na fundição por injeção com câmara quente, uma parte do sistema de injeção é imersa no metal fundido ou conectada a ele. Essa configuração elimina a necessidade de transferir o metal fundido para o sistema de injeção a cada ciclo.

Fundição por injeção em câmara fria

A fundição sob pressão em câmara fria envolve a fusão do metal em um forno externo e o despejo do metal na câmara de fundição a cada ciclo. Esse é o método utilizado para ligas de alumínio e algumas ligas de magnésio e cobre.

Quais são os benefícios da fundição sob pressão?

• Alta velocidade de produção: O HPDC é a escolha ideal para pedidos grandes devido aos ciclos curtos.
• Geometria complexa: O processo permite reproduzir geometrias complexas com paredes finas.
• Dimensões repetíveis: Um bom projeto das matrizes e processos controlados ajudam a garantir a consistência dimensional.
• Bom acabamento superficial: As peças podem ser usinadas de forma que suas superfícies fiquem lisas o suficiente para receber diversos tipos de acabamento.
• Eficiência na produção: É possível reduzir o desperdício de material e a usinagem por meio da produção com formato próximo ao final.

Quais são as limitações da fundição sob pressão?

• O investimento inicial na fundição sob pressão é um pouco elevado, pois exige o uso de máquinas especiais e ainda requer ferramentas de alta qualidade, duráveis e projetadas com precisão.
• Outro problema relacionado à injeção rápida de metal é a possibilidade de o gás ficar retido, o que afetará as propriedades mecânicas, a estanqueidade à pressão ou o acabamento.
• Essas restrições podem ser minimizadas por meio do uso de processos de fundição sob pressão assistidos a vácuo e outros processos de alta integridade.

Qual é a diferença entre fundição por gravidade e fundição sob pressão?

A principal diferença está na maneira como o metal fundido é vertido no molde. A fundição por gravidade utiliza a força da gravidade, enquanto a HPDC utiliza um sistema de injeção motorizado.

1. Velocidade e quantidade de produção.

Normalmente, a fundição por gravidade leva mais tempo porque o metal é derramado no mofo e deixa-se esfriar antes de ser removido. Dependendo da demanda por ferramentas e peças.

O HPDC oferece tempos de ciclo rápidos e é adequado para a produção em grande escala.

2. Complexidade do projeto e precisão dimensional

A fundição por gravidade é adequada para uma ampla variedade de peças que apresentam geometria moderadamente complexa e paredes relativamente espessas.

O HPDC pode ser utilizado para criar geometrias integradas complexas, paredes mais finas e detalhes intricados.

3. Resistência, porosidade e tratamento térmico

Se a fundição e a solidificação forem controladas, é possível obter peças fundidas com boa integridade utilizando o método de fundição por gravidade.

Embora o HPDC possa ser utilizado para a fabricação de componentes resistentes e leves, a injeção rápida pode levar à formação de poros de gás.

4. Acabamento superficial e operações secundárias.

O acabamento após a fundição é normalmente liso, e há uma boa reprodução dos pequenos detalhes da superfície. Isso pode simplificar alguns projetos, reduzindo assim algumas das operações de usinagem necessárias.

As peças fundidas por gravidade também podem apresentar boa qualidade de superfície, especialmente quando se utilizam moldes metálicos em boas condições de manutenção.

Comparação de custos: qual método de fundição é mais econômico?

Aplicações da fundição por gravidade e da fundição sob pressão

Aqui estão alguns exemplos de aplicações comuns da fundição por gravidade.

Aplicações comuns da fundição por gravidade

• Peças selecionadas de motores, cabeçotes de cilindro e carcaças automotivas.
• Corpos de bombas, carcaças de válvulas e componentes de máquinas industriais.
• Caixas de transmissão e de câmbio em alumínio.
• Componentes estruturais que exigem propriedades mecânicas adequadas.
• Componentes aeroespaciais, de equipamentos esportivos e elétricos (conforme aplicável), com requisitos de materiais e qualificação.

Aplicações comuns da fundição sob pressão

• Carcaças, tampas, suportes e acabamentos para transmissões automotivas.
• Caixas para equipamentos eletrônicos, conectores e caixas para dissipadores de calor.
• Caixas de eletrodomésticos e peças de produtos de consumo.
• Tampas e acessórios estruturais para equipamentos industriais.
• Componentes de parede fina e leves, com características complexas.

Quais são os três tipos de fundição?

Existem três tipos populares:

1. Fundição em areia: Derreter o metal e despejá-lo em um molde feito de areia. Esse método pode ser utilizado para peças grandes e uma variedade de ligas, e a preparação do molde é relativamente barata.
2. Fundição por cera perdida: Uma cera descartável ou material semelhante é revestida com materiais refratários para formar um molde. Após a remoção do modelo, fica uma cavidade que permite a confecção de uma forma complexa com detalhes finos.
3. Fundição sob pressão: O metal fundido é vertido em um molde metálico reutilizável, seja por gravidade, seja por meio de um sistema que injeta o metal sob pressão.

Como escolher entre fundição por gravidade e fundição sob pressão

Os fabricantes devem levar em consideração os seguintes fatores antes de escolher um processo:

• Revisão do projeto: Espessura da parede, cavidade, nervuras, saliências, ângulo de desmoldagem e tolerâncias dimensionais.
• Requisitos de materiais: Verifique a compatibilidade da liga, a resistência, a resistência à corrosão, a temperatura de operação e os requisitos de tratamento térmico.
• Volume de produção: Estime a demanda inicial, bem como o volume previsto ao longo da vida útil.
• Requisitos de qualidade: Especifique a porosidade aceitável, a estanqueidade à pressão, o acabamento superficial e as técnicas de inspeção.
• Tcusto total: Leve em consideração as ferramentas, a produção por unidade, a usinagem, o acabamento, a inspeção e a logística.

A experiência do fabricante em processos, os equipamentos, o sistema de qualidade e a capacidade de entrega dos fornecedores. Durante uma análise de projeto para fabricação (DFM), são identificadas oportunidades na fase pré-ferramentagem para simplificação do molde, melhoria do fluxo do metal, redução da usinagem e controle de custos na fabricação.

Conclusão

Tanto a fundição por gravidade quanto a fundição sob alta pressão produzem componentes de alta confiabilidade e são utilizadas para atender a diferentes prioridades de fabricação.

A fundição por gravidade é frequentemente utilizada para volumes baixos a médios, seções mais espessas e ligas que possam necessitar de tratamento térmico. A fundição sob alta pressão é geralmente preferida para peças complexas ou com paredes finas e para a produção em grande volume.

Preço e velocidade não são os únicos critérios a serem considerados na escolha do melhor processo. A decisão depende das propriedades do material, da geometria da peça, das necessidades de porosidade, das tolerâncias dimensionais, do investimento em ferramentas e da produção total. A comparação precoce desses fatores permite que os fabricantes alcancem um equilíbrio entre qualidade, desempenho e custo.

Perguntas frequentes

Quantos tipos de fundição existem?

A fundição em areia, a fundição por cera perdida e a fundição sob pressão são os três tipos mais comuns de fundição. A fundição em areia utiliza um molde de areia; a fundição por cera perdida utiliza um modelo descartável e um molde refratário; e a fundição sob pressão utiliza um molde metálico reutilizável. Outras técnicas incluem a fundição por gravidade, a fundição centrífuga e a fundição contínua.

O que significa “fundição por gravidade”?

A fundição por gravidade é um método de fundição no qual o metal fundido é vertido ou conduzido por gravidade para dentro de um molde reutilizável, sem ser forçado sob alta pressão. É utilizada para peças de alumínio e permite obter boa precisão dimensional e integridade interna, desde que haja controle adequado da liga, do molde e do processo.

Quantos tipos de fundição sob pressão existem?

Existem dois tipos importantes: Fundição por injeção em câmara quente e câmara fria. O zinco e outras ligas adequadas com baixo ponto de fusão são geralmente processados em câmara quente. A liga de alumínio e outros metais que precisam ser fundidos antes de serem transferidos para a câmara de injeção são comumente fundidos por meio de sistemas de câmara fria.

O que significam as siglas PDC e GDC?

Normalmente, PDC é a abreviação de “fundição sob pressão”, mais especificamente de “fundição sob alta pressão” (HPDC), na qual o metal fundido é injetado sob pressão em um molde. A fundição por gravidade (GDC) é uma técnica na qual a gravidade força o metal fundido a entrar em um molde metálico reutilizável. A PDC é normalmente utilizada em volumes de produção maiores ou para produção rápida, enquanto a GDC pode ser utilizada para séries de produção menores, bem como para componentes nos quais é necessária uma solidificação controlada.