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. Envolve a injeção forçada de metal fundido na cavidade do molde sob alta pressão. A cavidade do molde é criada por duas matrizes de aço temperado que são usinadas no formato desejado.
O processo começa com a fusão do metal, normalmente 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
Fundição sob pressão é um processo bastante especializado que se desenvolveu mais predominantemente no século XX. O processo básico compreende: metal fundido é derramado/injetado em um molde de aço e através de alta velocidade, pressão constante e intensificada (em fundição sob pressão) e resfriamento, o metal fundido solidifica para formar uma peça fundida sólida. Normalmente, o processo em si leva apenas alguns segundos e é uma maneira rápida de formar um produto de metal a partir da matéria-prima. A fundição sob pressão é adequada para materiais como estanho, chumbo, zinco, alumínio, magnésio para ligas de cobre e até mesmo ligas de ferro, como aço inoxidável. As principais ligas utilizadas hoje em fundição sob pressão são alumínio, zinco e magnésio. Das primeiras máquinas de fundição sob pressão que orientavam as ferramentas de matriz na orientação vertical ao padrão agora comum de orientação e operação horizontais, quatro estágios de tensionamento de barras de ligação e processo totalmente controlado por computador, o processo avançou ao longo dos anos.
A indústria cresceu e se tornou uma máquina de produção mundial, produzindo componentes para uma variedade de aplicações, muitas das quais estarão ao alcance de qualquer um, já que a aplicação de produtos de fundição sob pressão é muito diversa.
Benefícios da fundição sob pressão
Alguns dos benefícios da fundição sob pressão:
• O processo é adequado para produção em alto volume.
• Produza peças fundidas bastante complexas rapidamente em comparação a outros processos de conformação de metais (por exemplo, usinagem).
• Componentes de alta resistência produzidos na condição de fundido (sujeito ao projeto do componente).
• Repetibilidade dimensional.
• Seções de parede finas são possíveis (por exemplo, 1-2,5 mm).
• Boa tolerância linear (ex.: 2mm/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/integrado à metade fixa do prato da máquina de fundição sob pressão e a injeção de metal fundido por meio de um êmbolo submerso diretamente através do pescoço de ganso e do bico e na ferramenta da matriz. O pescoço de ganso e o bico requerem aquecimento para evitar o congelamento do metal antes de chegar à cavidade da matriz; todo o aquecimento e o elemento de metal fundido desse processo são de onde vem a designação de câmara quente. O peso do tiro fundido é ditado pelo curso, comprimento e diâmetro do êmbolo, bem como pelo tamanho da luva/câmara, e o bico também desempenha um papel que deve ser considerado no projeto da matriz. Uma vez que o metal tenha solidificado na cavidade da matriz (leva apenas alguns segundos), a metade móvel do prato da máquina à qual a metade móvel da matriz está fixada se abre e a peça fundida é ejetada da face da matriz e removida da ferramenta. As faces da matriz são então lubrificadas por meio de um sistema de pulverização, a matriz fecha e o processo reinicia.
Devido a esse sistema "fechado" de fusão/injeção de metal e ao movimento mecânico mínimo, a fundição sob pressão em câmara quente pode proporcionar melhores economias de produção. A liga metálica de zinco é usada principalmente na fundição sob pressão em câmara quente, pois possui um ponto de fusão relativamente baixo, o que oferece benefícios adicionais, como menor desgaste em máquinas (pote, pescoço de ganso, luva, êmbolo, bico) e menor desgaste nas ferramentas da matriz (portanto, maior vida útil da ferramenta em comparação com as ferramentas de fundição sob pressão de alumínio – sujeito à aceitação da qualidade da fundição).
O nome câmara fria vem do processo de vazamento de metal fundido em uma câmara fria/luva de granalha que é fixada através da placa de matriz fixa na parte traseira da ferramenta de matriz fixa. Os fornos de espera/fusão de metal fundido são normalmente localizados o mais próximo possível da extremidade da granalha 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 granalha/ciclo com uma concha e despejar o metal fundido em um furo de vazamento dentro da câmara de granalha/luva. Uma ponta de êmbolo (que é uma peça usável e substituível, usinada com precisão no diâmetro interno da luva de granalha com tolerância para expansão térmica) conectada ao pistão da máquina empurra o metal fundido através da câmara de granalha e para dentro da cavidade da matriz. A máquina de fundição sob pressão, quando solicitada, conduzirá o primeiro estágio para empurrar o metal fundido além do furo de vazamento na luva. Os estágios seguintes 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 intensa, bem como a queda da temperatura do metal, faz com que ele se solidifique na cavidade da matriz. A placa móvel da máquina de fundição sob pressão (à qual a metade móvel da ferramenta da matriz está fixada) se abre e ejeta a peça fundida solidificada da face da ferramenta. A peça fundida é removida, as faces da matriz são lubrificadas com um sistema de pulverização e, em seguida, o ciclo se repete.
As máquinas de câmara fria são adequadas para fundição sob pressão de alumínio. As peças da máquina (luva de injeção, ponta do êmbolo) podem ser substituídas ao longo do tempo e as luvas podem ser tratadas para aumentar sua durabilidade. A liga de alumínio é fundida em um cadinho cerâmico devido ao seu ponto de fusão relativamente alto e à necessidade de reduzir o risco de captação de ferro, um risco em cadinhos ferrosos. Como o alumínio é uma liga metálica relativamente leve, ele permite a fundição de peças fundidas grandes e pesadas ou onde se exige maior resistência e leveza em peças fundidas sob pressão.
