A fundição sob pressão é a formação de diferentes componentes de uma máquina, geralmente através da fusão de um material metálico e, em seguida, da aplicação de alta pressão para forçá-lo através de um molde. É uma das técnicas mais utilizadas na indústria de manufatura.
Mas com o avanço constante no cenário tecnológico, essa técnica parece estar faltando em algumas áreas de suas funcionalidades, e isso levou à adoção da fundição a vácuo. Este artigo é um exame aprofundado sobre a fundição a vácuo, como ela funciona e como tirar o máximo proveito dela. Continue lendo.
O que é fundição sob pressão a vácuo?
A fundição sob vácuo , também conhecida como fundição sem gás, é um método convencional de fundição sob pressão. Ela engloba todas as técnicas envolvidas na fundição sob pressão, que consiste basicamente no preenchimento de um molde com metal fundido sob pressão para formar uma peça ou componente estruturado.
A principal diferença entre isso e a fundição tradicional é a adição de um sistema de vácuo. Este sistema remove ar e gases do molde em preparação para e durante a injeção do metal fundido.
Esta etapa anterior contribui muito para reduzir a porosidade, prevenindo assim a passagem de substâncias líquidas indesejadas, como água, durante a produção. Também ajuda a aumentar a integridade estrutural das peças e fornece um acabamento de superfície mais suave.
Processos de fundição sob pressão a vácuo
Se você já está familiarizado com os processos de fundição sob pressão personalizada , as etapas a seguir não lhe serão estranhas. Isso porque ambos os processos são muito semelhantes, exceto pela introdução de um sistema de vácuo, que mencionamos anteriormente. Vamos começar agora mesmo!
Preparação do Molde
A fundição é o passo número um a ser dado em um processo de fundição a vácuo. Ela envolve a formação de uma réplica, ou seja, um padrão ou protótipo da sua peça final desejada que é então usada na criação de um molde ou cavidade de matriz.
A fundição é geralmente feita de aço devido à sua maleabilidade e alta resistência. Nesta fase, é importante adicionar um agente de remoção na cavidade da matriz para garantir uma remoção suave da fundição após a produção.
Derretendo o Metal
O próximo passo é obter o material metálico desejado , que pode ser alumínio, zinco, cobre ou ligas de magnésio, e utilizar um forno ou outra técnica de aquecimento para submetê-lo à temperatura necessária para que o metal entre em estado líquido.
Criando um vácuo
Este procedimento em particular é o que diferencia completamente a fundição a vácuo da fundição tradicional. Um sistema de vácuo é usado para sugar o ar e o gás presos da fundição, reduzindo a porosidade.
Injeção de metal fundido
O metal quente em seu estado líquido ou semilíquido é então transferido para a cavidade do molde usando a alta pressão necessária. A injeção é realizada sob supervisão rigorosa para minimizar defeitos como fechamentos a frio, encolhimento e bolhas que podem ocorrer neste ponto.
Solidificação e Ejeção
Após a injeção, a cavidade do molde é mantida de lado para que ocorra o resfriamento e o endurecimento. Este processo deve ser realizado sob um sistema de resfriamento regulado para evitar encolhimento ou rachaduras, que são possíveis defeitos durante a solidificação.
Quando o metal fundido é completamente formado no componente solidificado, ele é ejetado da matriz fundida. Por causa do agente de remoção que foi aplicado durante a preparação do molde e a operação de vácuo realizada, ele torna o processo de ejeção fácil.
Agora que o gesso foi ejetado com sucesso, ele pode não estar em perfeitas condições e pode precisar de alguns cortes e acabamentos.
Metais usados na fundição sob pressão a vácuo
Liga de alumínio
As ligas de alumínio mais utilizadas para fundição sob pressão são a A356 e a A380. A A356 é utilizada na indústria aeroespacial para a fabricação de impulsores, aeronaves e carcaças de bombas, devido à sua alta resistência, leveza e boas propriedades de fundição e usinagem.
O grau de alumínio A380 idêntico ao ADC 10 é conhecido por sua resistência ao desgaste e suas propriedades mecânicas e de fundição excepcionais. Usado na fabricação de caixas de engrenagens, carcaças de motores e peças de ferramentas.
liga de magnésio
A liga de magnésio é especialmente adequada para a fundição de componentes estruturais que exigem alta relação resistência/peso, principalmente nas indústrias aeroespacial, automotiva e eletrônica. Possui um ponto de fusão mais baixo que o da liga de alumínio, o que a torna mais eficiente em termos de consumo de energia durante o processo de aquecimento.
Liga De Zinco
A liga Zamak 3, também chamada de liga de zinco 3, é amplamente utilizada nos EUA para fundição sob pressão devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas. Ela oferece estabilidade dimensional a longo prazo e bom acabamento superficial, o que facilita a aplicação de pintura, galvanoplastia e revestimento nos produtos finais.
Liga de cobre
Um exemplo disso é a liga de cobre-estanho, também chamada de bronze. Ela tem alta resistência à corrosão, ao desgaste e à água salgada, e uma capacidade de carga que a torna adequada para uso na indústria marítima para fabricação de eixos de bombas, corpos de válvulas e acessórios para navios.
Como o bronze é uma liga de cobre e não consiste em uma grande quantidade de zinco, ele não é propenso a enferrujar em ambientes severos. Em vez disso, manchas superficiais e descoloração podem ser limpas e removidas por métodos de limpeza comuns.
Vantagens da fundição sob pressão a vácuo
Há muitos benefícios da fundição sob pressão a vácuo de alta pressão quando comparada à fundição sob pressão tradicional. Eles incluem:
Porosidade Reduzida
A fundição a vácuo envolve a extração de ar e gás de um molde antes da injeção. Isso permite o fluxo consistente do metal fundido em cada canto e fenda da fundição, garantindo que nenhuma peça fique sem preenchimento ou com furos.
Quando há uma redução de poros durante a fundição sob pressão, o produto final sempre tem um acabamento de superfície suave. Além disso, permite que o tratamento térmico seja realizado de forma mais eficiente, sem risco de obtrusão por ar preso.
Peças de qualidade melhoradas
Componentes fundidos a vácuo tendem a ter muito poucos defeitos e podem não exigir um pós-processo. Eles geralmente são conhecidos por exibir propriedades mecânicas e físicas compatíveis, como densidade aprimorada e integridade estrutural em todas as partes do corpo.
Alta Precisão e Exatidão
Este é um dos muitos benefícios da fundição a vácuo em relação à fundição tradicional. Ela permite a formação de geometrias complexas e intrincadas, preenchendo com precisão a cavidade da matriz com o metal fundido, ao mesmo tempo em que reduz inconsistências e defeitos.
É recomendado para aplicações que exigem componentes de alto desempenho, tolerância rigorosa e especificações precisas.
Maior Força e Resistência
A redução na porosidade e aprisionamento de ar durante o processo de fundição sob pressão compensam o aumento na resistência dos componentes. Peças de fundição sob pressão a vácuo podem facilmente passar por tratamento térmico como soldagem e usinagem sem quaisquer defeitos de superfície.
Aplicações da fundição sob pressão a vácuo
Automotiva
Um sistema de fundição sob vácuo é utilizado na fabricação de componentes automotivos que exigem precisão dimensional, alta exatidão e excelentes características mecânicas. Alguns desses componentes incluem caixas de transmissão, cabeçotes de cilindro, componentes de suspensão, painéis de instrumentos e outras peças estruturais da carroceria.
Esse processo é amplamente empregado na indústria automobilística devido à sua capacidade de produzir componentes idênticos de alta qualidade de forma consistente e em grandes volumes.
Indústria aeroespacial
A fundição a vácuo de alta pressão de alumínio anodizado pode ser empregada na produção de componentes de aeronaves. Devido à sua alta exatidão e precisão, e capacidade de criar designs complexos, as peças formadas usando esse processo são conhecidas por exibir excelente durabilidade e alta resistência.
Algumas peças de aeronaves que são formadas usando fundição a vácuo incluem sistemas de combustível, lâminas de turbina, dutos de ar e sistemas de paredes finas.
Equipamentos Médicos
Na fabricação de peças metálicas biocompatíveis, como titânio, ligas de aço inoxidável e platina, todas utilizadas na produção de implantes e dispositivos médicos, o processo de fundição sob vácuo pode ser aplicado.
Bens de consumo
Um grande benefício dessa técnica que não pode ser superestimado é a capacidade de criar designs complexos e intrincados com alta precisão. Ela garante que, não importa o formato do seu protótipo, o material fundido seja distribuído uniformemente, reduzindo a porosidade e a interferência do ar.
O processo é usado na fabricação de brinquedos, equipamentos esportivos, utensílios de cozinha e componentes de hardware de consumo.
Defeitos comuns que podem ser removidos pela fundição sob pressão a vácuo
Porosidade
Porosidade é um defeito importante que ocorre durante a fundição sob pressão. É o aprisionamento de bolhas de ar em uma fundição e, se não for descoberto a tempo, pode levar ao surgimento de outros defeitos. A fundição sob pressão a vácuo é usada para erradicar o gás e o ar presos em um molde de matriz antes da injeção do metal fundido.
Ele reduz significativamente os vazios internos e bolsas de gás na peça final formada. Este processo também ajuda a aumentar a resistência e a durabilidade do componente, ao mesmo tempo em que fornece um acabamento de superfície suave.
Fechaduras frias
Cold shuts são causados pela fusão inadequada de dois fluxos de metal fundido, resultando em rachaduras ou pontos fracos e formando linhas visíveis no material. Esse defeito pode estar associado à baixa temperatura de fusão, baixa velocidade de injeção ou sistema de gating ruim.
Existem várias maneiras de controlar e prevenir cold shuts, que incluem aumentar a temperatura de fusão e a velocidade de injeção. Além disso, a pressão controlada na fundição sob pressão a vácuo aumenta a fluidez do metal e reduz a turbulência durante a injeção.
Defeitos de encolhimento
Este defeito é causado pelo fluxo inconsistente do metal fundido para dentro do molde. O encolhimento também ocorre se o cuidado adequado não for tomado durante o processo de solidificação, porque os metais são conhecidos por contrastar após o resfriamento.
Então, para evitar essas contrações e defeitos de encolhimento, é importante garantir uma configuração de gating adequada antes da injeção. Além disso, realizar uma fundição a vácuo ajuda a garantir que haja um fluxo uniforme em cada parte intrincada da fundição, reduzindo assim o encolhimento.
Existem muitos outros defeitos que podem ser encontrados durante a fundição sob pressão. Eles incluem inclusão, escoamento, falhas de funcionamento, empenamento, escória, bolhas, etc. É essencial saber tudo isso e suas causas para garantir um processo de fundição sob pressão eficiente e também obter excelentes produtos finais.
Limitações da fundição sob pressão a vácuo
Apesar de suas vantagens sobre os processos tradicionais de fundição sob pressão, a fundição sob pressão a vácuo não está isenta de limitações. Algumas delas estão listadas abaixo:
Incompatibilidade com todos os metais
Assim como a fundição tradicional, a fundição a vácuo não pode ser alcançada com todos os metais. Existem ligas metálicas específicas que são adequadas para esse processo, que incluem liga de zinco, liga de alumínio e liga de magnésio.
Enquanto metais ferrosos como o aço tendem a reagir com o material da matriz, tornando-os menos adequados. Além disso, a fundição a vácuo não pode ser usada em aplicações que exigem temperaturas muito altas.
Alto custo do equipamento
A produção de moldes de fundição sob pressão e o custo inicial de configuração podem ser muito altos devido ao sistema de vácuo adicional que consiste em diversas válvulas e bombas novas.
Demorado
A fundição a vácuo é um processo um pouco lento e técnico. Ela requer monitoramento e supervisão constantes para completar uma parte de um produto. Portanto, ela não oferece eficiência adequada para produção de grandes quantidades de peças.
Conclusão
A fundição a vácuo é uma técnica de fabricação inovadora que aprimora a peça metálica e proporciona um acabamento superficial suave, diminuindo a taxa de porosidade durante a fundição e aumentando as propriedades mecânicas de projetos complexos.
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