Peças fundidas: é assim que funciona a fundição de alumínio

Última atualização em 28 de abril de 2022

Existem muitos métodos de fundição de metais que têm sido usados ​​há séculos. Alguns desses métodos têm mais de 5.000 anos. Um dos métodos mais modernos e eficazes é a fundição sob pressão.

A fundição sob pressão é um processo de fundição de metal no qual o metal fundido é derramado em um molde para que solidifique e tome a forma do molde. Esta tecnologia de conformação de metal permite uma variedade de tamanhos e formatos de peças, até mesmo formatos complexos com cavidades internas ou perfis ocos.

A fundição não se limita a metais, mas também pode ser usada para materiais não metálicos, como vidro, cerâmica e plástico. A maioria das peças fundidas de metal é feita de metais não ferrosos, como zinco, alumínio, cobre, magnésio e chumbo. Este artigo explica os detalhes e benefícios da fundição de alumínio para ajudá-lo a escolher o melhor material para produzir as peças de alumínio desejadas.

A fundição sob pressão de alumínio é um dos processos mais amplamente utilizados e é usada em todas as principais indústrias para produzir componentes aeroespaciais, eletrônicos, automotivos, etc. Saiba mais sobre como funciona a fundição de alumínio.

O que é fundição de alumínio?

A fundição sob pressão de alumínio é um processo para a produção de peças de alumínio com boa textura ou suavidade, bom acabamento superficial e alta estabilidade dimensional. As razões pelas quais o alumínio é usado para fundição de metal são as seguintes:

• É leve e muito estável para formas complexas e paredes finas.

• Possui alta condutividade térmica e elétrica.

• Possui boa resistência à corrosão.

• Mantém a sua resistência mesmo em temperaturas muito altas.

Dos dois tipos básicos de equipamentos e máquinas de fundição sob pressão, máquinas de fundição sob pressão de câmara quente e máquinas de fundição sob pressão de câmara fria, as peças fundidas de alumínio são processadas em máquinas de câmara fria. Como a resistência da liga de alumínio é mantida mesmo em temperaturas muito altas, é necessária alta pressão.

Portanto, o metal fundido é derretido em um forno separado antes de ser alimentado na máquina de câmara fria. A máquina então pressiona o metal fundido no molde usando um pistão pressurizado.

Como funciona a fundição de alumínio?

Como acontece com qualquer processo típico de fundição sob pressão, a fundição sob pressão de alumínio envolve despejar alumínio líquido em um molde, chamado de matriz, e permitir que ele solidifique na forma desejada. As matrizes de fundição sob pressão consistem em pelo menos duas metades para permitir a remoção das peças fundidas. O formato das matrizes influencia as formas muito complexas e as características intrincadas da peça fundida. Este é mais ou menos o núcleo de toda técnica de fundição.

O processo de fundição de alumínio pode ser dividido nas seguintes 9 etapas:

1. Lingotes de liga de alumínio são submetidos a altas temperaturas até derreterem;

2. As duas metades da matriz são limpas e lubrificadas antes de serem fixadas;

3. O molde é feito usando duas matrizes de aço que são formadas no formato desejado e fixadas entre si por uma prensa de fundição sob pressão.

4. O alumínio fundido é então injetado na cavidade sob alta pressão, permitindo sua solidificação.

5. O processo de transferência do metal fundido para uma câmara antes da injeção depende se uma máquina de fundição sob pressão de câmara fria ou de câmara quente é usada.

6. As máquinas de fundição sob pressão de câmara fria são usadas para fundir ligas com altos pontos de fusão, como alumínio, magnésio, etc. Portanto, a fundição de alumínio utiliza uma máquina de câmara fria na qual o metal fundido é escavado na peça fundida em vez de ser bombeado por cilindros hidráulicos;

7. Deixa-se a peça fundida a quente arrefecer e solidificar. O metal fundido preenche a cavidade do molde e assume a forma desejada do desenho do molde.

8. As duas metades do molde são separadas e a peça fundida é ejetada;

9. Por fim, o excesso de material da fundição de alumínio é removido através de operações secundárias como serragem, corte, etc.

A fundição de alumínio é um dos processos de fundição de alta pressão mais rápidos e precisos. O molde de alumínio recuperado tem boa textura, é muito duro, resistente à corrosão e requer processamento mínimo de superfície. Os moldes de aço são reutilizáveis, ao contrário dos moldes de fundição em areia e, portanto, a fundição sob pressão de alumínio é o método mais viável para a produção em massa de peças de alumínio.

Material de liga de alumínio para peças fundidas sob pressão

As ligas mais comumente usadas para fundição de alumínio são A360, A380, A383 e A413. Cada um tem suas próprias vantagens e, portanto, a escolha da liga depende dos requisitos do projeto. Algumas das propriedades dessas ligas estão resumidas na tabela abaixo.

O pós-processamento é necessário para fundição de alumínio?

Depois que uma peça fundida é removida do molde, ela ainda requer pós-processamento para melhorar a estética e as propriedades funcionais da peça. Este pós-processamento pode dar brilho ao componente, garantir alta resistência à corrosão, aumentar a resistência ao desgaste ou protegê-lo de influências ambientais.

No entanto, um molde de alumínio requer mínimo ou nenhum pós-processamento porque já possui um acabamento superficial muito bom para os padrões de fundição. As pequenas imperfeições da superfície podem ser facilmente corrigidas lixando, utilizando um material abrasivo como a areia para alisar a superfície.

Outros processos de acabamento, como jateamento e pintura a pó, também podem ser realizados na peça metálica para melhorar a resistência ao desgaste ou aplicar uma camada protetora.

Vantagens das peças fundidas em alumínio

A fundição de alumínio é um dos processos de fundição mais utilizados em todo o mundo. É a melhor alternativa econômica a outros procedimentos. Algumas das principais razões pelas quais as fundições de alumínio são excepcionalmente boas são as seguintes:

– Como o alumínio é uma liga metálica leve, peças leves podem ser produzidas sem comprometer sua resistência.

-É versátil e permite a produção de peças de paredes finas, formatos simples ou complexos com alta precisão

-Fundições de alumínio são bem texturizadas ou lisas dependendo da necessidade

-Como o processo é muito rápido, dezenas de milhares de peças podem ser produzidas em menos tempo e com menor custo

-Esta produção em massa é muito econômica em comparação com outros processos de fundição sob pressão

-As peças são altamente resistentes à corrosão e são excelentes condutores de calor e eletricidade

Fundição sob pressão de alumínio VS fundição em areia VS fundição sob pressão a vácuo

A decisão de qual processo de fundição usar depende dos recursos de projeto necessários para uma peça específica. Existem diferentes tipos de processos de fundição, cada um com suas próprias vantagens relacionadas aos sistemas de injeção, como fundição sob pressão de alumínio, fundição em areia e fundição sob pressão a vácuo.

Alumínio fundido

Na fundição sob pressão de alumínio, o alumínio é injetado nas cavidades do molde em alta velocidade e alta pressão. Todo o processo é muito eficiente e rápido, tornando-o ideal para produção em grande volume. A peça fundida tem um bom acabamento superficial e requer pós-processamento mínimo. Devido ao seu peso leve, o alumínio é frequentemente preferido para a produção de peças de paredes finas sem comprometer a sua resistência.

O alumínio tem um alto ponto de fusão e é processado em uma máquina de fundição sob pressão com câmara fria. Porém, devido à injeção de alta pressão, podem ocorrer inclusões de gás na peça fundida, causando porosidade.

Fundição em areia

A fundição em areia envolve despejar metal fundido em moldes de areia sem aplicar pressão. É o processo de fundição de baixo custo mais antigo e mais comumente usado para a produção de peças brutas ou peças complexas, como blocos de motores, virabrequins e cabeçotes de cilindros automotivos. Como o molde de areia tem que ser removido para remover a peça fundida, este é um processo muito lento e não adequado para produção em massa.

Fundição a vácuo

A fundição sob pressão a vácuo é um processo de fundição avançado que usa vácuo para sugar o líquido para o molde. Isso evita o aprisionamento de ar na cavidade e remove gases dissolvidos que causam porosidade na superfície da peça.

A fundição a vácuo permite fundir seções finas com bom acabamento superficial, melhorando as propriedades mecânicas da peça fundida e reduzindo a necessidade de usinagem adicional para acabamento. Porém, a estrutura de vedação do molde é complexa e o custo de todo o processo é alto.

Dicas de design para peças de alumínio fundido

Para obter os melhores resultados com peças fundidas de alumínio, existem alguns fatores importantes a serem considerados.

Seleção de materiais

Conforme explicado acima, várias ligas de alumínio estão disponíveis comercialmente. Com base nos requisitos do projeto, você pode escolher entre as ligas considerando propriedades como dureza, resistência, condutividade, ponto de fusão, fluidez e resistência à compressão, etc. Ao selecionar os materiais, deve-se ter muito cuidado para obter as propriedades desejadas das peças metálicas.

Subsídio de usinagem

Para garantir que a peça fundida retenha suas propriedades e tenha uma densidade uniforme, deve-se manter uma margem de usinagem suficiente. A margem de usinagem é o material removível de uma peça fundida acabada. Uma adição muito pequena causa defeitos na superfície das peças metálicas, enquanto uma adição muito grande aumenta o tempo de execução do processo. Portanto, uma adição equilibrada é importante para obter resultados ideais.

Encolhimento durante a construção

O encolhimento é uma consideração importante de projeto em qualquer processo de fabricação. Qualquer material, incluindo metal, encolhe quando cozido ou solidificado. Como as áreas mais espessas tendem a encolher mais do que as áreas mais finas, pode-se considerar a incorporação de seções mais finas no projeto para evitar superfícies porosas e irregulares.

espessura da parede

Alcançar espessura uniforme de peças fundidas de alumínio é muito difícil. As peças fundidas de paredes finas são muito procuradas, pois têm custos de material mais baixos e tornam a peça leve. No entanto, um ligeiro desequilíbrio na uniformidade da espessura das peças de paredes finas pode afetar a resistência do componente.

Força da peça

Como já mencionado, diferentes ligas de alumínio têm diferentes espectros de resistência. Portanto, as ligas devem ser cuidadosamente selecionadas para a resistência necessária da peça. Outro fator que influencia a resistência da peça é a tecnologia de fundição sob pressão. Em geral, a fundição a vácuo é uma excelente opção para melhorar a resistência da peça e minimizar a porosidade superficial.

processo de montagem

É importante planejar adequadamente a montagem das peças para evitar defeitos no projeto da peça fundida. Dado que a montagem de estruturas simples é diferente da montagem de estruturas complexas, é melhor que o processo de montagem necessário seja devidamente identificado e planeado.

Aparência do projeto

Quando a estética de uma peça fundida é importante, processos de acabamento como galvanoplastia, shot peening ou jateamento de areia podem ser realizados dependendo dos requisitos de aparência do componente. Estas técnicas melhoram a aparência do componente sem comprometer a sua durabilidade e propriedades.

Concluindo

A fundição sob pressão de alumínio é um processo de fundição muito prático, econômico e de alta precisão para produção em massa de peças complexas. A escolha do material e do processo de fundição depende das características de projeto desejadas. Portanto, todos os aspectos devem ser considerados e planejados de forma eficaz para alcançar os melhores resultados.

Perguntas frequentes

Aqui você encontrará respostas para algumas das perguntas mais frequentes sobre fundição sob pressão de alumínio.

1. O alumínio é adequado para fundição sob pressão?

Sim, o alumínio possui alta condutividade elétrica e térmica e é resistente à corrosão. Sua baixa densidade e boas propriedades mecânicas e térmicas fazem dela uma boa liga para fundição sob pressão.

2. Quão estável é o alumínio fundido?

Embora a fundição de alumínio não seja tão forte quanto a fundição de aço, ela é muito estável e durável em comparação com a fundição em areia e a fundição de magnésio ou zinco.

3. O aço pode ser produzido por fundição sob pressão?

Sim. No entanto, é um metal ferroso e contém ferro, razão pela qual não é resistente à corrosão e, portanto, não é o preferido.