Fundição sob pressão, um processo de fabricação amplamente utilizado para produzir peças metálicas complexas frequentemente encontra defeitos que podem comprometer a qualidade e a funcionalidade dos produtos. Lidar com esses defeitos envolve entender suas causas, implementar soluções eficazes e adotar medidas preventivas.
Porosidade
Definição:
Porosidade é um defeito em que pequenos vazios ou bolhas se formam dentro da fundição devido a gases presos ou solidificação inadequada. Ela enfraquece a integridade estrutural da fundição, tornando-a inadequada para aplicações que exigem resistência ou estanqueidade.
Causas:
- Ar ou gases presos: o ar retido no metal fundido durante a injeção causa vazios, pois o ar não consegue escapar durante a solidificação.
- Ventilação inadequada: Ventilação inadequada na matriz impede que gases escapem, aumentando a porosidade.
- Fluxo turbulento de metal: o fluxo instável ou caótico de metal fundido leva ao aprisionamento de ar.
- Aprisionamento de gás: O uso excessivo de agentes desmoldantes ou lubrificantes pode gerar gás dentro da cavidade.
Soluções:
- Otimize o sistema de ventilação: A ventilação adequada permite que os gases presos escapem antes da solidificação. Adicionar canais de transbordamento e ventilação pode ajudar.
- Ajuste a velocidade de injeção: diminua a velocidade da injeção para reduzir a turbulência e permitir um fluxo ordenado do metal.
- Controle a temperatura do metal: mantenha uma temperatura uniforme e ideal do metal para garantir um enchimento suave.
- Use sistemas de vácuo: empregue um processo assistido por vácuo para remover ar e contaminantes da fundição.
Prevenção:
- Projete sistemas de transbordamento adequados: inclua canais de transbordamento para redirecionar gases e garantir um fluxo suave de metal.
- Mantenha a temperatura do metal consistente: evite superaquecimento ou resfriamento repentino para reduzir o aprisionamento de gás.
- Manutenção regular da matriz: mantenha a matriz limpa e livre de contaminantes para evitar acúmulo de gás.
- Projeto adequado de comportas e canais: certifique-se de que as comportas e canais sejam grandes o suficiente para facilitar o preenchimento completo do molde com o mínimo de turbulência.
Fechamentos a frio
Definição:
Fechamentos a frio ocorrem quando dois fluxos de metal fundido se encontram, mas não conseguem se fundir adequadamente, deixando uma costura visível ou ligação fraca. Esse defeito afeta tanto a aparência quanto a resistência da fundição.
Causas:
- Baixa temperatura do metal: temperatura insuficiente causa solidificação prematura do metal fundido.
- Velocidade de injeção lenta: atrasos no fluxo de metal resultam em resfriamento parcial antes da fusão.
- Fluxo de metal deficiente: o fluxo de metal irregular devido ao projeto de porta deficiente contribui para a fusão incompleta.
- Ventilação inadequada: o ar preso pode interromper a união de fluxos de metal fundido.
Soluções:
- Aumentar a temperatura do metal: Eleve a temperatura para garantir que o metal fundido flua e funda adequadamente.
- Otimize a velocidade de injeção: ajuste a velocidade para obter um fluxo de metal suave e contínuo.
- Melhore o design das comportas: garanta que as comportas estejam posicionadas para direcionar o fluxo de forma eficaz.
- Melhor posicionamento da ventilação: adicione aberturas em áreas-chave para garantir que o ar preso seja expelido.
Prevenção:
- Monitore a temperatura do metal consistentemente: garanta o aquecimento uniforme do metal fundido durante todo o processo.
- Verificações regulares da temperatura da matriz: mantenha a temperatura ideal da matriz para evitar o resfriamento prematuro.
- Projeto de localização adequada das comportas: posicione as comportas estrategicamente para melhorar o fluxo de metal e reduzir a turbulência.
- Mantenha a velocidade de injeção ideal: equilibre a velocidade para evitar o resfriamento e, ao mesmo tempo, garantir um enchimento consistente.
Pontos quentes
Definição:
Pontos quentes são áreas localizadas de superaquecimento dentro da matriz, resultando em resfriamento irregular e defeitos como empenamento ou inconsistência dimensional na fundição.
Causas:
- Temperatura irregular da matriz: o resfriamento inconsistente cria zonas de acúmulo excessivo de calor.
- Projeto de resfriamento deficiente: a falta de canais de resfriamento eficazes na matriz causa pontos quentes localizados.
- Lubrificação inadequada: a aplicação insuficiente ou irregular de lubrificante pode agravar problemas de calor.
- Acúmulo de metal: excesso de metal em certas áreas pode reter calor por mais tempo.
Soluções:
- Canais de resfriamento balanceados: projete uma rede otimizada de canais de resfriamento para dissipar o calor uniformemente.
- Ajuste a temperatura da matriz: monitore e regule de perto a temperatura da matriz durante a produção.
- Otimize a lubrificação: garanta a aplicação consistente e adequada de lubrificantes de alta qualidade.
- Modifique o design da peça: elimine seções espessas propensas à retenção de calor.
Prevenção:
- Manutenção regular do sistema de resfriamento: limpe os canais de resfriamento e verifique se há bloqueios ou ineficiências.
- Controle adequado da temperatura da matriz: use sistemas avançados de monitoramento de temperatura para garantir um resfriamento uniforme.
- Aplicação consistente de lubrificação: invista em sistemas de lubrificação automatizados para aplicar uma quantidade uniforme.
- Monitore a distribuição térmica: use imagens térmicas para identificar pontos de concentração de calor durante a produção.
Erros/Tiros Curtos
Definição:
Erros de execução ou disparos curtos ocorrem quando o metal fundido não preenche completamente a cavidade da matriz, resultando em seções incompletas ou ausentes da fundição.
Causas:
- Volume de metal insuficiente: O volume de metal fundido é inadequado para preencher a cavidade.
- Baixa pressão de injeção: pressão insuficiente impede que o metal se espalhe completamente.
- Fluxo de metal deficiente: obstruções ou projeto de canalização inadequado impedem o fluxo adequado.
- Temperatura da matriz fria: Uma matriz fria causa solidificação prematura do metal fundido.
Soluções:
- Aumentar o volume de metal: garanta que haja um volume adequado de metal disponível por tiro.
- Ajuste a pressão de injeção: Aumente a pressão para garantir que o metal preencha o molde completamente.
- Otimize a localização do portão: posicione os portões para promover o enchimento uniforme e o fluxo suave.
- Aqueça a matriz adequadamente: pré-aqueça a matriz para evitar solidificação prematura.
Prevenção:
- Verificações regulares do volume de injeção: certifique-se de que cada injeção tenha a quantidade correta de metal fundido.
- Mantenha a temperatura da matriz consistente: use aquecedores de matriz ou controladores de temperatura.
- Projeto adequado do sistema de canais: projete canais para facilitar o fluxo fácil e completo do metal.
- Monitore os parâmetros de injeção: inspecione e ajuste regularmente a pressão, a velocidade e o tempo.
Clarão
Definição:
Rebarba é uma fina camada de metal em excesso que se forma nas bordas de uma peça fundida devido ao vazamento de metal através das aberturas nas superfícies de separação da matriz.
Causas:
- Pressão de injeção excessiva: a alta pressão força o metal para fora da cavidade da matriz.
- Superfícies de matriz desgastadas: lacunas se formam ao longo do tempo devido às bordas desgastadas da matriz.
- Força de fixação insuficiente: a fixação fraca permite que o metal vaze.
- Matrizes desalinhadas: o alinhamento incorreto cria espaço para vazamento de metal.
Soluções:
- Ajuste a pressão de injeção: reduza a pressão excessiva para evitar transbordamento.
- Reparar/Substituir Matrizes Desgastadas: Restaure as bordas das matrizes ou substitua ferramentas desgastadas.
- Aumente a força de fixação: garanta força suficiente para selar as superfícies de separação.
- Alinhamento adequado da matriz: verifique e ajuste regularmente o alinhamento para eliminar folgas.
Prevenção:
- Manutenção regular da matriz: inspecione as linhas de partição e as superfícies de vedação com frequência.
- Monitore a força de fixação: certifique-se de que a matriz esteja firmemente fixada durante a produção.
- Verifique o alinhamento da matriz com frequência: programe ajustes periódicos de alinhamento.
- Projeto adequado da linha de separação: projete a linha de separação para minimizar possíveis caminhos de vazamento.
Encolhimento
Definição:
Encolhimento é um tipo de defeito onde cavidades ou vazios aparecem dentro da peça fundida ou em sua superfície devido à solidificação irregular durante o resfriamento.
Causas:
- Espessura de parede irregular que causa resfriamento não uniforme.
- Alimentação insuficiente de metal fundido durante a solidificação.
- Projeto de resfriamento de matriz ruim.
- Baixa pressão de injeção ou curto tempo de retenção de pressão.
Soluções:
- Otimize o design das peças para garantir espessura de parede uniforme.
- Utilize alimentadores ou risers para fornecer material adicional durante a solidificação.
- Melhore o resfriamento da matriz para garantir a solidificação controlada.
- Aumente a pressão de injeção e prolongue o tempo de retenção da pressão.
Prevenção:
- Projete peças fundidas com espessura de parede consistente.
- Realize uma análise adequada do resfriamento da matriz para evitar pontos quentes.
- Monitore e ajuste regularmente os parâmetros do processo, como pressão e tempo de injeção.
Inclusão
Definição:
Inclusões são partículas de material estranho de formato irregular, como escória ou óxidos, presas dentro da peça fundida, causando fraquezas internas ou defeitos superficiais.
Causas:
- Metal fundido impuro ou imundo.
- Escória ou detritos não removidos durante o carregamento.
- Má limpeza da cavidade da matriz ou das ferramentas.
- Agitação ou mistura inadequada de metal fundido.
Soluções:
- Utilize carga de forno de alta pureza e limpe bem as conchas e ferramentas.
- Retire a escória e os detritos do metal fundido antes de despejá-lo.
- Limpe as matrizes e a cavidade do molde antes de cada ciclo de produção.
- Melhorar o processo de purificação de metais, como desgaseificação ou filtragem.
Prevenção:
- Garanta um processo de fusão limpo e controlado.
- Utilize agentes desmoldantes que reduzam os riscos de contaminação.
- Inspecione e limpe regularmente a cavidade da matriz e o equipamento.
Rachaduras
Definição:
Trincas são fraturas lineares ou irregulares na superfície ou no interior da peça fundida que podem ocorrer durante ou após a solidificação devido a tensões de tração.
Causas:
- Solidificação irregular devido ao controle inadequado da temperatura da matriz.
- Encolhimento anormal causado por espessura de parede não uniforme.
- Estresse interno excessivo ou desequilíbrio durante a ejeção.
- Composição inadequada da liga com excesso de elementos nocivos.
Soluções:
- Otimize a temperatura da matriz dentro da faixa recomendada (180°C–280°C).
- Projete peças fundidas com espessura de parede uniforme para evitar tensões de contração.
- Equilibre as forças de ejeção ajustando ou adicionando pinos de ejeção.
- Garanta a composição adequada da liga controlando elementos nocivos como o Fe.
Prevenção:
- Use ferramentas de simulação para projetar estruturas bem equilibradas.
- Mantenha a consistência da temperatura da matriz com sistemas de aquecimento adequados.
- Monitore regularmente a composição da liga durante a fundição.
Arrastos e Soldagem
Definição:
Os arrastos são arranhões em forma de tiras causados por danos ou atrito durante a ejeção, enquanto a soldagem ocorre quando o metal fundido adere de forma anormal à matriz, deixando depósitos de material.
Causas:
- Ângulos de inclinação insuficientes ou rebaixos na fundição.
- Superfícies da cavidade da matriz danificadas ou ásperas.
- Temperaturas superaquecidas do metal fundido ou da matriz.
- Agente desmoldante de baixa qualidade ou lubrificação inadequada.
Soluções:
- Aumente os ângulos de inclinação e elimine rebaixos.
- Repare e polir a cavidade da matriz para melhorar a rugosidade da superfície.
- Ajuste as temperaturas do metal fundido e da matriz dentro de faixas ideais.
- Utilize agentes desmoldantes de alta qualidade e lubrifique as matrizes adequadamente.
Prevenção:
- Otimize o design das peças com ângulos de inclinação adequados.
- Realize manutenção e polimento regular da matriz.
- Monitore e controle as temperaturas para evitar superaquecimento.
Bolhas
Definição:
Bolhas são protuberâncias ou áreas elevadas na superfície da fundição causadas pela expansão do gás preso sob a superfície durante a solidificação.
Causas:
- Projeto de ventilação ruim na matriz.
- Uso excessivo de agentes desmoldantes ou lubrificantes.
- Desgaseificação inadequada de metal fundido.
- Temperatura superaquecida da matriz causando redução de resistência.
Soluções:
- Melhore o sistema de ventilação adicionando canais de ventilação e transbordamento.
- Otimize a quantidade de agentes desmoldantes e reduza o uso excessivo.
- Realize o tratamento de desgaseificação adequado durante a fundição.
- Reduza a temperatura da matriz em áreas problemáticas para minimizar a expansão do gás.
Prevenção:
- Garanta sistemas de ventilação e transbordamento eficazes na matriz.
- Mantenha temperaturas consistentes do molde e do metal fundido.
- Utilize agentes desmoldantes de alta qualidade e aplicados corretamente.
Deformação
Definição:
A deformação ocorre quando a peça fundida se desvia de sua forma pretendida devido a tensões internas ou resfriamento inadequado.
Causas:
- Espessura de parede irregular causando solidificação inconsistente.
- Forças de ejeção desequilibradas.
- Acúmulo excessivo de estresse interno.
- Projeto de resfriamento de matriz ruim.
Soluções:
- Projete peças fundidas com espessura de parede equilibrada.
- Otimize os sistemas de ejeção para garantir uma ejeção uniforme.
- Use sistemas de resfriamento controlados para uma solidificação uniforme.
- Reduza o estresse interno otimizando os parâmetros do processo.
Prevenção:
- Realize simulações para prever e corrigir padrões de contração.
- Inspecione e ajuste regularmente o mecanismo de ejeção.
- Monitore a consistência dos sistemas de resfriamento.
Marcas de fluxo
Definição:
Marcas de fluxo são linhas superficiais onduladas ou descoloração causadas pelo fluxo irregular de metal fundido durante o enchimento.
Causas:
- Baixa velocidade ou pressão de injeção.
- Temperatura do metal fundido a frio.
- Controle de temperatura da matriz deficiente.
- Projeto ruim do sistema de comportas.
Soluções:
- Aumente a velocidade e a pressão da injeção para garantir um fluxo suave.
- Aumente a temperatura do metal fundido e da matriz para os níveis recomendados.
- Otimize a temperatura da matriz para manter o enchimento uniforme.
- Redesenhe o sistema de canais para melhor fluxo de metal.
Prevenção:
- Monitore e mantenha as temperaturas corretas durante a fundição.
- Inspecione e ajuste regularmente os parâmetros de injeção.
- Simule padrões de fluxo para otimizar o projeto de distribuição.
Laminações
Definição:
Laminações são defeitos em camadas que ocorrem quando o metal fundido não se funde corretamente, criando regiões fracas e em camadas.
Causas:
- Localização inadequada do portão interrompendo o fluxo suave do metal.
- Contaminantes em metal fundido.
- Metal fundido frio ou baixas temperaturas da matriz.
Soluções:
- Redesenhe os sistemas de comportas e corredores para reduzir interrupções de fluxo.
- Utilize metal fundido limpo, de alta qualidade e livre de contaminantes.
- Aumente a temperatura do metal fundido e da matriz para uma fusão completa.
Prevenção:
- Limpe a cavidade da matriz regularmente.
- Otimize os sistemas de injeção e gating.
- Monitore e controle as temperaturas consistentemente.
Pias
Definição:
Reentrâncias são depressões ou indentações na superfície da fundição causadas por alimentação insuficiente durante a retração.
Causas:
- Espessura de parede irregular, resultando em retração localizada.
- Pressão de solidificação insuficiente.
- Ventilação deficiente impedindo alimentação adequada.
Soluções:
- Projete peças fundidas com espessura de parede uniforme para evitar contração irregular.
- Aumente a pressão de retenção durante a solidificação.
- Melhore a ventilação para facilitar a alimentação.
Prevenção:
- Realize análises térmicas durante o projeto da matriz para evitar pontos quentes.
- Monitore os parâmetros de injeção e a consistência da pressão.
Perguntas frequentes
Quais são os diferentes tipos de fundição sob pressão?
Die casting é um processo de fabricação usado para produzir peças de metal, com diferentes tipos adaptados para materiais, designs e aplicações específicos. Die casting de alta e baixa pressão são comumente usados para peças de alta precisão, enquanto die casting por gravidade e vácuo minimizam defeitos como porosidade.
Métodos avançados como fundição por compressão e manufatura aditiva híbrida oferecem maior resistência, menos defeitos e maior flexibilidade de design para aplicações especializadas.
Você pode explicar o processo de fundição sob pressão?
O processo de fundição sob pressão envolve a fusão do metal, sua injeção em um molde de aço reutilizável sob alta pressão, seu resfriamento para solidificar o formato e, então, a remoção da peça acabada.
O processo é rápido e preciso, produzindo peças de alta qualidade com designs detalhados que podem exigir acabamento mínimo.