Entendendo o processo de fundição sob pressão: Guia passo a passo para uma produção eficiente de metais

Conheça o processo de fundição sob pressão, desde o projeto do molde até a injeção, o resfriamento e a ejeção do metal. Descubra como esse método de alta precisão permite a produção em massa de peças metálicas complexas para vários setores.

Entendendo o processo de fundição sob pressão: Um processo passo a passo

Fundição sob pressão é um processo de formação de metal que trabalha com um número elevado de peças e produz produtos de metal. Mas, neste artigo, o senhor entenderá o procedimento do processo de fundição sob pressão e como ele permite uma produção em massa precisa. Em primeiro lugar, qual é a função do projeto do molde na fundição sob pressão? Moldes cuidadosamente projetados são cruciais, pois determinam a precisão dimensional e a qualidade da superfície das peças acabadas.

Os estágios posteriores, como injeção de material, solidificação e ejeção, também são controlados com precisão. Ao final deste artigo, o senhor terá uma visão geral de como a fundição sob pressão transforma metais fundidos em peças com formato de rede por meio de maquinário integrado e técnicas de otimização de processos

O que é fundição sob pressão?

A fundição sob pressão é um método de formação de metal que utiliza um molde fundição sob pressão de alta pressão onde metais fundidos são injetados sob alta pressão em moldes. Isso é feito para aumentar a produção de várias peças com características e dimensões detalhadas e complexas dentro das linhas de produção industrial. O metal fundido, que pode ser, por exemplo, ligas de zinco, alumínio ou magnésio, é impulsionado para dentro dos moldes a velocidades que podem ultrapassar 100 m/s.

Ao mesmo tempo, pressões de até 100 megapascals obrigam o metal a fluir para todos os recessos e formas finas previstos no projeto do molde. Esse processo de injeção de alta velocidade resulta em peças metálicas duráveis que se assemelham muito à forma e à dimensionalidade finais desejadas, com precisão e qualidade de superfície inigualáveis.

Projeto do molde

A fabricação de moldes é o primeiro estágio do processo de fundição sob pressão e desempenha um papel fundamental na definição das dimensões e do acabamento da superfície do produto final. É possível desenhar formas detalhadas e até mesmo a disposição das estruturas e geometrias tridimensionais mais complexas com a ajuda da engenharia de projeto auxiliada por computador. Em seguida, o software de análise de elementos finitos (FEA) modela como as diversas variações do projeto alterarão as tensões no material do molde quando ele for submetido a alta pressão e temperatura.

Usando essa análise, Fresadoras CNC Os senhores transformam blocos de aços-ferramenta endurecidos em conjuntos precisos de cavidades e núcleos de moldes especificados pelos modelos CAD. As linhas de resfriamento de água e as portas de ventilação também são usinadas nos moldes para aprimorar o controle térmico. Isso é importante para manter um gradiente de temperatura uniforme à medida que o metal fundido esfria rapidamente e sofre solidificação dentro da estrutura de grãos grossos dos materiais do molde. Os moldes adequadamente projetados ajudam a atingir as tolerâncias dimensionais e os acabamentos de superfície necessários para aplicações em vários setores.

Materiais de fundição

As ligas comuns do processo de fundição sob pressão incluem materiais à base de zinco, alumínio e magnésio. As ligas de zinco são geralmente usadas quando a alta precisão e a complexidade intrincada são fatores prioritários, devido à capacidade do zinco de replicar fielmente os detalhes finos no molde. As ligas de alumínio são preferidas quando a economia de peso é importante, pois o alumínio é mais leve.

O processo de fundição sob pressão de liga de magnésio combina a rigidez do magnésio com a boa usinabilidade. Os fornos regulam com precisão as temperaturas do metal fundido para garantir que permaneçam um pouco acima do ponto de liquidez de cada liga específica. As propriedades teológicas fluidas desses metais fundidos também influenciam fatores importantes, como o grau de preenchimento da cavidade da matriz e a maneira como a solidificação progride dentro do molde.

Fundição sob pressão em câmara quente

O processo de fundição sob pressão de ligas de zinco e magnésio de baixo ponto de fusão usa uma configuração de máquina de câmara quente em que o metal fundido está em contato direto com cilindros hidráulicos submersos. Isso reduz a necessidade de um longo pré-aquecimento do banho fundido em comparação com as máquinas de câmara fria. As máquinas de injeção a frio horizontais também são usadas com frequência para facilitar os ciclos de produção mais rápidos. Os processos automatizados agilizam ainda mais o manuseio de materiais e ajudam a proporcionar uma supervisão consistente do controle de qualidade.

Fundição sob pressão em câmara fria

Com câmara fria papel da fundição sob pressãoEm um processo de fundição sob pressão, as ligas de ponto de fusão mais alto, como o alumínio, devem ser transferidas na forma fundida para o compartimento do molde a partir de fornos de retenção externos. Essa abordagem permite o processo de fundição sob pressão de geometrias ainda mais complexas, uma vez que os tempos de solidificação mais lentos do metal fundido podem ser mais bem controlados, como, por exemplo, por meio de uma programação precisa de disparos e projetos de canais. A automação auxilia ainda mais esse processo de precisão.

Injeção de metal

Sistemas de controle precisamente programados são empregados para transferir com segurança a matéria-prima de metal fundido do forno de espera para as mangas de transferência isoladas localizadas na máquina de fundição sob pressão. Em milissegundos, um êmbolo de alta velocidade força a liga fundida abaixo de 2000°F, normalmente zinco, alumínio ou magnésio, para dentro das cavidades do molde a pressões que podem exceder 100 MPa.

Essa injeção ocorre tão rapidamente que o metal fundido mantém um estado isotérmico à medida que preenche rapidamente todas as áreas das intrincadas cavidades especificadas no projeto da matriz. O preenchimento uniforme minimiza o risco de que gases indesejáveis ou impurezas mecânicas fiquem presos no componente. Ele também promove propriedades consistentes no processo de fundição sob pressão finalizado à medida que a liga fundida se transforma em uma peça sólida dentro do molde.

Resfriamento e solidificação

O resfriamento eficiente é fundamental para a globalização mercado de fundição sob pressão para garantir a solidificação controlada do metal fundido dentro do molde. Os fluidos com temperatura controlada circulam por redes de canais usinados diretamente nos blocos do molde, facilitando a extração rápida de calor. Variáveis programáveis, como taxas de fluxo e temperaturas de refrigerante, podem ser otimizadas para cada geometria de molde exclusiva, a fim de produzir gradientes de solidificação consistentes.

Os métodos comuns incluem o resfriamento variável, em que a temperatura da parede do molde é reduzida primeiro para iniciar a solidificação da periferia para dentro. Isso retarda a solidificação no centro do molde e evita tensões residuais e distorções. Protocolos precisos são desenvolvidos por meio de simulação e testes para minimizar os poros de contração e outros defeitos do processo de fundição sob pressão específicos do projeto do componente.

Ejeção e corte

Quando uma peça fundida estiver totalmente solidificada, ela deverá ser removida do molde e preparada para o pós-processamento. Isso é feito por meio da ejeção e do corte. Os pinos ejetores empurram a peça fundida para fora da cavidade do molde quando são acionados. Os pinos são posicionados e cronometrados para ejetar o processo de fundição de forma suave à medida que o metal se contrai após o resfriamento. Qualquer excesso de flash remanescente de onde o fundido entrou no molde por meio de sprues e gates é então cortado com precisão. O corte produz um componente limpo, pronto para as operações de usinagem, inspeção ou montagem posteriores. A ejeção e o corte precisos são fundamentais para manter a precisão dimensional e a qualidade da superfície.

Considerações sobre a produção

A alta produtividade é obtida por meio da automação e da repetibilidade nas operações modernas de fundição de metais. Os sistemas integrados de controle hidráulico, elétrico e computadorizado permitem que os moldes façam o ciclo completo em apenas alguns segundos. Isso inclui o preenchimento da cavidade do molde com metal fundido, a solidificação cronometrada com precisão e, em seguida, a remoção e o manuseio da peça fundida acabada.

Os moldes de múltiplas cavidades permitem que as fundições produzam centenas de peças idênticas a partir de um único molde a cada hora. O gerenciamento da qualidade também é fundamental para monitorar a consistência em grandes séries de produção. A inspeção verifica se há defeitos como porosidade do gásO processo de fundição de peças de metal, erros de encolhimento de solidificação ou erros de execução completos que exigem ação corretiva do processo. O monitoramento contínuo do processo e os esforços de aprimoramento ajudam as fundições a atender a tolerâncias rigorosas e a oferecer um processo de fundição sob pressão impecável em grandes volumes.

Conclusão

A fundição sob pressão elevou a eficiência da fabricação em massa por meio da produção automatizada rápida e precisa de peças de alumínio e liga de zinco em formato de rede. Os refinamentos tecnológicos contínuos estão ampliando ainda mais os recursos do processo de fundição sob pressão. Os avanços na formulação de ligas ampliam a seleção de metais fundíveis para incluir opções mais resistentes à corrosão e de maior resistência, adaptadas a aplicações específicas de engenharia.

O design aprimorado do molde, o controle de temperatura e a velocidade de fundição melhoram a consistência dimensional e a repetibilidade. Moldes maiores e mais sofisticados permitem a criação de peças com características e geometrias internas cada vez mais complexas. Todos esses fatores contribuem para o uso crescente da fundição sob pressão em diversos setores, como transporte, eletrônicos, bens de consumo e energia renovável. À medida que as tecnologias progridem, o processo de fundição sob pressão promete fornecer componentes de forma líquida de maior qualidade em volumes de produção cada vez maiores.

Perguntas frequentes

Qual é a finalidade do projeto do molde na fundição sob pressão?

Moldes cuidadosamente projetados são cruciais para a fundição sob pressão, pois determinam a precisão dimensional e o acabamento da superfície das peças. Os moldes são projetados usando CAD e FEA para otimizar seu desempenho sob altas pressões e temperaturas.

O que é o estágio de injeção de metal?

A injeção envolve a transferência rápida de metal fundido para as cavidades do molde em milissegundos, a pressões superiores a 100 MPa, para preencher uniformemente as formas da cavidade antes da solidificação. Isso minimiza os defeitos na peça acabada.

Como funciona o processo de solidificação?

O resfriamento eficiente é fundamental, com fluidos de temperatura controlada extraindo calor por meio de redes usinadas nos blocos de molde. As variáveis podem ser otimizadas por molde para controlar a solidificação de cada geometria exclusiva.

O que acontece após a solidificação?

As peças fundidas acabadas são ejetadas do molde e qualquer excesso de rebarba é removido, produzindo um componente limpo e pronto para o processamento posterior, como usinagem ou montagem.

Como a fundição sob pressão permite a alta produção?

Com a automação e os moldes com várias cavidades, a fundição sob pressão pode produzir centenas de peças idênticas por hora a partir de um único molde. O gerenciamento da qualidade também monitora a consistência em longas séries de produção.