Resistência e durabilidade estão entre suas principais prioridades ao fabricar componentes? Se sim, a fundição estrutural pode ser a melhor opção para você. Devido aos seus resultados notáveis, é a melhor escolha para vários fabricantes que constroem produtos metálicos estruturalmente sólidos e leves. Continue lendo para descobrir tudo o que você precisa saber sobre essa técnica.
O que é fundição estrutural?
A fundição estrutural é uma forma de fundição sob pressão usada na fabricação de diversas peças e componentes, com foco na resistência, integridade estrutural e peso do produto.
O objetivo é produzir resultados semelhantes aos da forja, sem apresentar a maioria das desvantagens comuns da fundição. Portanto, é comum usar ligas de alumínio nesse processo devido às suas propriedades inerentes. No entanto, outros elementos também podem ser adequados.
Processos envolvidos na fundição estrutural
Estes são os processos integrais envolvidos na criação de componentes usando esta técnica:
Prepare o molde
Preparar o molde é uma parte importante do processo de fundição e depende especialmente dos designs da peça que pretendemos fundir. Nesta etapa, o molde é aquecido e suas paredes internas são revestidas com um lubrificante. Isso garante que os produtos fundidos saiam facilmente após o resfriamento.
Derreter a liga metálica
Esta etapa envolve o aquecimento da liga metálica para obter metal fundido, também conhecido como fundição. Este aquecimento acontece em um forno industrial, e a temperatura do forno depende da liga metálica em uso. 
Injeção
Nesta fase, introduzimos o fundido no molde a uma pressão muito alta. A alta pressão garante que o fundido preencha o molde uniformemente para tomar sua forma, enquanto elimina gases e porosidades que possam estar presentes.
Solidificação e Resfriamento
Este processo envolve a remoção gradual do calor do molde para permitir a solidificação do metal fundido. É importante garantir que haja integridade estrutural adequada do produto fundido. A taxa de resfriamento também depende da liga metálica e do molde usados.
Ejeção
Na fase de ejeção, removemos cuidadosamente o molde solidificado com o uso de pinos ejetores. Esses pinos ejetores são hastes especializadas usadas na fundição para empurrar o molde para fora. Esse processo é realizado com precisão para evitar rachaduras e danos ao componente fundido.
Acabamento e Inspeção
Nosso principal objetivo é produzir peças fundidas de alta qualidade que atendam às necessidades de nossos clientes. Portanto, nesta fase, inspecionamos a peça para garantir que não haja deformidades. Esta etapa também engloba todos os processos de pós-produção que realizamos para aprimorar a qualidade dos componentes fundidos. Isso inclui corte, tratamento térmico, usinagem CNC , etc.
Tipos de matrizes adequadas para fundição estrutural
Há várias matrizes disponíveis e adequadas para uso ao realizar fundição estrutural. Exploramos estas no seguinte:
Matriz de cavidade única
Matrizes de cavidade única são moldes com apenas uma cavidade, portanto, eles só conseguem produzir um produto fundido por tempo de produção. Como há apenas uma cavidade, esses moldes são ótimas escolhas para fundir componentes complexos onde a atenção aos detalhes é essencial. Também é adequado para realizar produção de baixo volume.
Matriz multicavidade
Em uma matriz multicavidade, há várias cavidades idênticas usadas na fundição. Isso permite a produção de mais produtos fundidos por vez. A fundição usando uma matriz multicavidade permite um lead time mais curto, pois os fabricantes podem produzir mais em menos tempo. Também é o molde mais ideal para realizar produção de alto volume.
Dado de combinação
Uma matriz combinada também tem a capacidade de produzir vários produtos fundidos ao mesmo tempo. Ela tem múltiplas cavidades, mas com diferentes formatos, permitindo a produção de peças. Sua versatilidade a torna desejável para fabricantes que priorizam múltiplas operações ao mesmo tempo.
Corte de matriz
Uma matriz de corte é um tipo especial de matriz com maquinário para cortar ou remover o excesso de material de um produto fundido. Esse material extra é chamado de flash. O tipo de matriz oferece altos níveis de precisão, tornando-a adequada para peças com designs e detalhes intrincados.
Vantagens da fundição estrutural
Essa técnica oferece muitos benefícios aos fabricantes, alguns dos quais incluem os seguintes:
Eficiência Material
A fundição estrutural permite excelente gerenciamento de material, pois há pouco desperdício no processo de fundição. A maioria dos tipos de fundição também requer pouco ou nenhum processo de pós-produção; portanto, os materiais são usados de forma mais eficiente, tornando-os desejáveis para os fabricantes.
Força e durabilidade
A fundição estrutural é popular para produzir produtos com alta resistência à tração e capacidade de resistir ao desgaste causado pela corrosão, calor, produtos químicos, etc. Ela também nos oferece a opção de escolher diferentes ligas metálicas para atender a diferentes necessidades.
Precisão e Complexidade
Uma grande vantagem da fundição estrutural em relação a outros processos de fabricação é que podemos produzir peças muito complexas com alta precisão. Isso ocorre porque os detalhes do molde são facilmente ajustáveis, e a fundição assume automaticamente o formato do molde usado.
Redução de peso
Essa técnica foca na produção de peças que são fortes e leves. Isso ocorre principalmente porque há uma ampla gama de ligas metálicas disponíveis para o processo de fabricação. Um exemplo perfeito é uma liga de alumínio de alta qualidade que oferece alta resistência à tração e propriedades leves.
Econômico com altos volumes
Há uma variedade de matrizes para escolher ao usar esta técnica. Algumas dessas matrizes, como as multicavidades, economizam tempo e trabalho. No geral, elas são ótimas para produções em massa e a relação investimento/recompensa deixará você em uma posição vantajosa.
Quais são as diferentes variações de peças fundidas estruturais?
Pressão baixa
Na fundição sob baixa pressão, o metal fundido ou a peça a ser fundida entra na cavidade do molde sob baixa pressão. Devido à baixa pressão utilizada para injetar o metal, há uma distribuição constante e uniforme da peça fundida no molde. Isso resulta em peças estruturais fundidas que são resistentes e com detalhes precisos. A fundição sob baixa pressão também é adequada para a fabricação de componentes grandes com paredes mais finas.
Acurad
O nome Acurad significa preciso, confiável e denso, e esse tipo de fundição sob pressão demonstra essas qualidades. É semelhante à fundição de alta pressão e envolve o uso de moldes especiais com designs e detalhes complexos para produzir peças de alta qualidade com paredes finas. A fundição Acurad também produz peças com um acabamento excepcional, reduzindo a necessidade de modificações pós-produção.
Livre de poros
Como o nome sugere, a fundição sem poros é uma forma de fundição que usamos na fabricação de peças desprovidas de porosidades. Fazemos isso primeiro injetando um gás ativo como nitrogênio no molde, seguido pela fundição sob alta pressão. A alta pressão desloca o ar do molde, enquanto o gás ativo reage com o ar restante presente e sobe acima do metal fundido a ser removido.
Semi-Sólido
Na fundição semissólida, despejamos o metal no molde em sua forma semissólida em vez de sua forma líquida. Essa técnica é especialmente usada ao trabalhar com ligas de pontos de fusão muito altos, como cobre e magnésio.
A fundição semissólida oferece os benefícios da fundição e do forjamento, como alta resistência mecânica, acabamento superficial liso, estrutura granular aprimorada, etc., tornando-a adequada para uso nas indústrias automotiva e da construção civil.
Como minimizar defeitos na fundição estrutural
Regular e Controlar Injeção
Usar a velocidade e a pressão corretas ao introduzir o molde na cavidade do molde é relevante para evitar defeitos. Isso não apenas minimiza os defeitos, mas também garante que todos os produtos sejam consistentes entre si.
Parâmetros Técnicos
Diferentes parâmetros são usados ao fundir diferentes componentes e são necessários para produzir o produto fundido da melhor qualidade. Esses parâmetros incluem a temperatura de fusão, velocidade de injeção, pressão de injeção, taxa de resfriamento, etc.
Resfriamento adequado
A prática de resfriamento adequado ao executar fundição estrutural minimiza drasticamente a ocorrência de defeitos como rachaduras. Isso envolve o uso de canais de resfriamento especiais que regulam a temperatura do molde, permitindo resfriamento e solidificação uniformes.
Manutenção regular
Assim como em outras formas de fabricação, a manutenção regular é importante para garantir resultados favoráveis. Isso inclui limpar a matriz regularmente, verificar amassados e rachaduras, otimizar os sistemas de resfriamento, etc.
Treinamento extensivo do operador
Engenheiros responsáveis pela fundição sob pressão devem ter treinamento e informações suficientes para executar efetivamente diferentes técnicas de fundição. Eles também devem ser capazes de detectar possíveis defeitos e fazer correções quando possível.
O que é “efeito pele” na fundição estrutural?
O efeito de pele é um fenômeno comum que observamos durante a fundição, onde a camada externa do metal em contato com o molde é mais resistente do que o núcleo. Isso ocorre porque a peça fundida na camada mais externa esfria e solidifica mais rapidamente do que no núcleo, tornando-se mais densa e resistente.
O efeito de revestimento na fundição sob pressão oferece vantagens e desvantagens aos fabricantes, dependendo da aplicação. Esse efeito pode aumentar a resistência e a durabilidade geral do produto fundido, especialmente em peças cilíndricas. No entanto, isso torna o produto mais suscetível a defeitos internos, como porosidades e fissuras, podendo levar à sua deterioração.
Podemos, no entanto, gerenciar esse “efeito pele” pré-aquecendo a matriz, garantindo que um molde mais frio não interfira na taxa de resfriamento da camada externa. Modificações pós-fundição, como recozimento, também melhoram a integridade estrutural de todo o produto.
Limitações da fundição estrutural
Impacto Ambiental
A fundição estrutural impacta negativamente o meio ambiente de diferentes maneiras. Isso inclui a geração de sucatas metálicas, que são subprodutos do processo de fundição. A fundição também requer uma entrada constante de alta energia necessária para aquecer o metal e alimentar diferentes máquinas. Isso resulta em gases nocivos que são impróprios para o meio ambiente.
Alto custo inicial
Os materiais, como matrizes e máquinas de fundição usadas na fundição estrutural, são muito caros, e por isso são uma grande limitação, especialmente para fabricantes iniciantes que tentam começar. Somado a isso, produções pela primeira vez geralmente são associadas a mais desperdício e custos adicionais.
Limitação de Materiais
O processo de fundição é limitado principalmente ao uso de metais não ferrosos e suas ligas por causa de seus pontos de fusão mais baixos, em comparação aos metais ferrosos com pontos de fusão mais altos. Isso limita significativamente os produtos que são feitos usando fundição.
Controle de defeitos limitado
A fundição estrutural, assim como outros tipos de fundição, é mais propensa a defeitos estruturais, incluindo porosidades, rachaduras, defeitos de superfície, etc.
Avanços tecnológicos na fundição estrutural
Desenvolvimento de liga leve
Anteriormente, a maioria das operações de fundição sob pressão de peças estruturais era realizada utilizando apenas ligas de alumínio e zinco. No entanto, atualmente existe uma ampla gama de materiais, incluindo ligas de magnésio e titânio, oferecendo mais opções aos fabricantes com diferentes necessidades.
Completa
A utilização de robôs e outros sensores automatizados está se tornando relevante na fundição estrutural sob pressão. É especialmente importante no controle de qualidade, onde há possibilidade de defeitos na fundição . Esses recursos permitem identificar o problema precocemente, prevenindo futuros contratempos que seriam dispendiosos tanto em termos financeiros quanto de tempo.
Fabricação de matrizes 3D
Com o advento da impressão 3D, agora é possível imprimir moldes com designs e padrões muito complexos. Isso reduz a necessidade de modificações pós-produção, como usinagem CNC , resultando em maior eficiência de material e, ao mesmo tempo, em custos mais acessíveis.
Fundição sob pressão de alto vácuo
Uma grande limitação da fundição é a presença de porosidades. No entanto, você pode usar vácuos especializados de alta potência para reduzir a quantidade de ar presente no molde antes de despejar a fundição. Isso reduz significativamente a presença de porosidades, resultando em peças estruturalmente mais fortes.
Sistemas avançados de resfriamento
Sistemas avançados de resfriamento em fundição estrutural focam em resfriar a peça fundida de forma rápida e uniforme. Isso garante a produção de materiais de alta qualidade enquanto elimina defeitos comuns comumente resultantes de resfriamento irregular.
Aplicações comuns de fundição estrutural
Indústria aeroespacial
Conforme mencionado anteriormente, a fundição estrutural sob pressão concentra-se na produção de materiais leves, porém resistentes. Isso a torna uma excelente opção para a fabricação de componentes de aeronaves com altas relações resistência/peso, como engrenagens, peças de motor, etc.
Construção e Arquitetura
Construção e arquitetura dependem continuamente de materiais com alta resistência à tração e resistência à fadiga. A fundição estrutural oferece não apenas isso, mas também a capacidade de personalizar designs estéticos usando diferentes moldes.
Maquinaria industrial
Assim como na indústria aeroespacial, a fundição estrutural produz materiais fortes de alta qualidade, capazes de suportar cargas sob tensão. Isso a torna adequada para fazer componentes como engrenagens, blocos de motor, fixadores, etc.
Aplicações militares
A fundição estrutural sob pressão é amplamente utilizada em aplicações militares devido às suas propriedades mecânicas, incluindo a alta resistência à tração e à fadiga às quais os equipamentos militares são constantemente expostos.
Conclusão
A fundição estrutural sob pressão encontra aplicações em diversos setores e oferece uma variedade de benefícios. Essa técnica, no entanto, depende de habilidades técnicas e da melhor qualidade de materiais disponível. É por isso que você deve confiar na Hmaking para todas as suas peças estruturais fundidas sob pressão . Entre em contato conosco agora mesmo para começar.