O que é fundição sob pressão?
A fundição sob pressão é um processo de fabricação utilizado para produzir peças metálicas com alta precisão dimensional e acabamento superficial. Consiste em forçar o metal fundido para dentro de uma cavidade de molde sob alta pressão. A cavidade do molde é criada por duas matrizes de aço endurecido que são usinadas no formato desejado.
O processo começa com a fusão do metal, geralmente alumínio, zinco ou magnésio, em um forno. O metal fundido é então injetado no molde sob alta pressão usando uma prensa hidráulica. O metal solidifica rapidamente dentro do molde, e as duas metades do molde são abertas para liberar a peça acabada.
A fundição sob pressão é amplamente utilizada para produzir peças com formatos complexos e paredes finas, como blocos de motor, carcaças de transmissão e diversos componentes automotivos e aeroespaciais. O processo também é popular na produção de bens de consumo, como brinquedos, utensílios de cozinha e eletrônicos.
Fundição sob pressão
A fundição sob pressão é um processo bastante especializado que se desenvolveu predominantemente no século XX. O processo básico consiste em: o metal fundido é vertido/injetado em um molde de aço e, por meio de alta velocidade, pressão constante e crescente (na fundição sob pressão) e resfriamento, o metal fundido solidifica-se para formar uma peça fundida sólida. Normalmente, o processo em si leva apenas alguns segundos e é uma maneira rápida de produzir um produto metálico a partir de matéria-prima. A fundição sob pressão é adequada para materiais como estanho, chumbo, zinco, alumínio, magnésio, ligas de cobre e até mesmo ligas de ferro, como o aço inoxidável. As principais ligas utilizadas hoje na fundição sob pressão são alumínio, zinco e magnésio. Das primeiras máquinas de fundição sob pressão, que orientavam as ferramentas de molde na vertical, ao padrão atual de orientação e operação horizontal, com tensionamento por quatro barras de tração e etapas de processo totalmente controladas por computador, o processo evoluiu ao longo dos anos.
A indústria se transformou em uma máquina de fabricação global, produzindo componentes para uma variedade de aplicações, muitas das quais estarão ao alcance de cada um, já que a aplicação de peças fundidas sob pressão é muito diversificada.
Benefícios da fundição sob pressão
Algumas das vantagens da fundição sob pressão:
• O processo é adequado para produção em grande volume.
• Produzir peças fundidas bastante complexas rapidamente em comparação com outros processos de conformação de metais (ex.: usinagem).
• Componentes de alta resistência produzidos no estado bruto de fundição (sujeito ao projeto do componente).
• Repetibilidade dimensional.
• Possibilidade de seções de parede fina (ex.: 1-2,5 mm).
• Boa tolerância linear (ex.: 2 mm/m).
• Bom acabamento superficial (ex.: 0,5-3 µm).
O processo de fundição sob pressão em câmara quente envolve a fusão de um lingote de metal dentro de um forno situado próximo ou integrado à metade fixa da máquina de fundição. O metal fundido é então injetado através de um êmbolo submerso, diretamente pelo tubo de alimentação e pelo bico, no molde. O tubo de alimentação e o bico precisam ser aquecidos para evitar o congelamento do metal antes de atingir a cavidade do molde; a combinação de aquecimento e metal fundido é o que justifica a designação "câmara quente". O peso da peça fundida é determinado pelo curso, comprimento e diâmetro do êmbolo, bem como pelas dimensões da câmara/manga. O bico também desempenha um papel importante e deve ser considerado no projeto do molde. Assim que o metal se solidifica na cavidade do molde (o que leva apenas alguns segundos), a metade móvel da máquina, à qual a metade móvel do molde está fixada, se abre, e a peça fundida é ejetada da face do molde e removida da ferramenta. As faces do molde são então lubrificadas por um sistema de pulverização, o molde se fecha e o processo se repete.
Graças a esse sistema de fusão/injeção de metal "fechado" e ao mínimo movimento mecânico, a fundição sob pressão em câmara quente proporciona maior economia de produção. A liga de zinco é utilizada principalmente na fundição sob pressão em câmara quente, pois possui um ponto de fusão relativamente baixo, o que oferece benefícios adicionais, como menor desgaste das máquinas (caixa, pescoço de ganso, camisa, êmbolo, bico) e também menor desgaste das ferramentas de fundição (portanto, maior vida útil das ferramentas em comparação com as ferramentas de fundição de alumínio – sujeito à aceitação da qualidade da peça fundida).
O nome câmara fria deriva do processo de vazamento do metal fundido em uma câmara fria/camisa de injeção, que é fixada através da placa fixa da matriz à parte traseira da ferramenta de fundição. Os fornos de fusão/retenção do metal fundido são normalmente localizados o mais próximo possível da extremidade de injeção da máquina de fundição sob pressão, de modo que um operador manual ou uma concha de vazamento automática possa extrair o metal fundido necessário para cada injeção/ciclo e despejá-lo em um orifício de vazamento dentro da camisa/câmara de injeção. Uma ponta de êmbolo (uma peça de desgaste e substituível, usinada com precisão no diâmetro interno da camisa de injeção, considerando a expansão térmica) conectada ao pistão da máquina empurra o metal fundido através da câmara de injeção para dentro da cavidade da matriz. A máquina de fundição sob pressão, quando acionada, realiza o primeiro estágio para empurrar o metal fundido através do orifício de vazamento na camisa. Estágios subsequentes ocorrem sob pressões hidráulicas aumentadas do pistão para injetar o metal fundido na cavidade da matriz. Todo o processo leva segundos: a pressão rápida e crescente, juntamente com a queda na temperatura do metal, faz com que ele se solidifique na cavidade do molde. A metade móvel da placa da máquina de fundição sob pressão se abre (à qual a metade móvel da ferramenta de fundição está fixada) e ejeta a peça fundida solidificada da face da ferramenta. A peça fundida é removida, as faces do molde são lubrificadas com um sistema de pulverização e o ciclo se repete.
As máquinas de câmara fria são adequadas para fundição sob pressão de alumínio. As peças da máquina (camisa de injeção, ponta do êmbolo) podem ser substituídas ao longo do tempo, e as camisas podem receber tratamento metálico para aumentar sua durabilidade. A liga de alumínio é fundida em um cadinho de cerâmica devido ao seu ponto de fusão relativamente alto e à necessidade de reduzir o risco de contaminação por ferro, um problema comum em cadinhos ferrosos. Por ser uma liga metálica relativamente leve, o alumínio permite a fundição de peças grandes e pesadas, ou quando se exige maior resistência e leveza nas peças fundidas.
