Visão geral dos processos de fundição sob pressão
O que é Casting?
Fundição é quando você despeja um material líquido, geralmente metal, em um molde com o formato da peça que deseja fabricar. O líquido esfria e endurece, assumindo a forma do molde.
Existem muitos tipos de fundição, como fundição em areia, fundição sob pressão e fundição de investimento. Cada tipo utiliza uma maneira diferente de moldar e fixar o material. Esses métodos podem funcionar com metais como alumínio, ferro, aço e até mesmo alguns plásticos.
A fundição é importante porque permite fazer peças pequenas ou grandes com formatos que seriam difíceis de obter usando outros métodos.
Aplicações da Fundição
Você encontrará peças fundidas em carros, edifícios, máquinas e ferramentas. Motores de automóveis, canos, estátuas e máquinas pesadas geralmente têm peças fundidas.
Os fabricantes optam pela fundição quando precisam de peças resistentes e que possam suportar trabalhos pesados. Por exemplo, blocos de motor e carcaças de bombas são frequentemente fundidos porque precisam ser resistentes e ter formatos detalhados.
A fundição também ajuda a criar itens artísticos, como esculturas de metal e designs personalizados para decoração de interiores. O processo permite produção em larga escala, sendo ideal para produzir muitas peças de uma só vez.
Principais vantagens da fundição
A fundição é valorizada por sua capacidade de produzir formas complexas e grandes em uma única etapa. Você pode moldar materiais difíceis de trabalhar usando outros métodos. Isso significa que você obtém peças que combinam perfeitamente com o seu design.
Vantagens importantes incluem:
- Economia de custos para grandes tiragens de produção
- Usinagem reduzida desde que você obtenha a forma final do molde
- Flexibilidade do material, já que muitos metais e até mesmo plásticos podem ser fundidos
Você também pode produzir peças finas, detalhadas e ocas que seriam caras ou impossíveis de fabricar usando outras técnicas. A fundição é uma boa solução quando você precisa de uma peça metálica personalizada ou detalhada, feita com eficiência.
Métodos de fundição em areia
A fundição em areia utiliza diferentes tipos de areia e ligantes para criar moldes e moldar peças metálicas. A escolha do método de fundição em areia afeta o acabamento da superfície, a resistência e o custo.
Fundição em areia verde
A fundição em areia verde é o método mais comum. Utiliza uma mistura de areia de sílica, argila (geralmente bentonita), água e, às vezes, outros aditivos. O termo "verde" significa que a areia não é seca; ela permanece um pouco úmida.
Este método é popular por ser flexível, rápido e acessível. Pode ser usado tanto para peças metálicas pequenas quanto grandes. A maioria das peças de ferro, aço e alumínio são fabricadas dessa maneira.
Vantagens:
- Baixo custo
- Areia reutilizável
- Fácil de moldar
Desvantagens:
- Qualidade de acabamento superficial inferior
- Tolerâncias menos precisas
Os moldes de areia verde não são muito resistentes, por isso são melhores para peças mais simples.
Fundição em areia de resina
A fundição em areia com resina utiliza areia misturada com ligantes químicos, como resina. Esses ligantes ajudam as partículas de areia a se unirem e endurecerem mais do que a areia verde. O molde é curado, criando uma forma forte e rígida.
Este processo proporciona um melhor acabamento superficial e formas mais precisas. É frequentemente usado para peças complexas ou necessidades de maior qualidade. Moldes de areia de resina podem lidar com designs mais detalhados do que moldes de areia verde.
Vantagens:
- Boa precisão dimensional
- Melhor acabamento superficial
- Pode fazer formas complexas
Desvantagens:
- Custo mais alto do que areia verde
- A areia para moldes geralmente não é reutilizável
Você deve considerar a fundição de resina em areia quando a qualidade e os detalhes forem mais importantes que o custo.
Fundição em areia seca
A fundição em areia seca é semelhante à fundição em areia verde, mas o molde de areia é seco em um forno antes do vazamento do metal. A secagem do molde aumenta sua resistência e previne defeitos como bolhas de gás. Isso o torna mais adequado para fundições maiores ou mais pesadas.
O processo leva mais tempo devido à etapa de secagem, mas o molde fica mais forte e resistente a rachaduras. A fundição em areia seca é geralmente escolhida para peças muito grandes, como máquinas pesadas ou grandes componentes industriais.
Vantagens:
- Moldes mais fortes
- Bom para grandes peças fundidas
- Menos defeitos de fundição
Desvantagens:
- Maior tempo de produção
- Mais caro que areia verde
Este método é melhor quando você precisa de moldes fortes e estáveis para projetos de grande escala.
Processos de fundição em molde permanente
A fundição em molde permanente utiliza moldes de metal duráveis em vez de moldes de areia descartáveis. Esses processos ajudam a produzir muitas peças com o mesmo formato, superfícies lisas e boa resistência.
Fundição por gravidade
Na fundição por gravidade, o metal fundido é despejado em um molde de metal manualmente ou com uma concha. A gravidade ajuda o metal a preencher todos os espaços dentro do molde. Este processo não utiliza pressão ou vácuo adicionais.
Você pode usar este método para produzir quantidades médias a grandes de peças metálicas. A fundição por gravidade é muito comum na fabricação de produtos de liga de alumínio, magnésio ou cobre. Você obterá peças resistentes com um acabamento superficial melhor do que a fundição em areia.
Principais benefícios:
- Boa precisão dimensional
- Moldes reutilizáveis
- Menos desperdício em comparação com a fundição em areia
Produtos comuns:
- Peças automotivas
- Componentes da máquina
- Conexões de tubos
Fundição sob pressão de baixa pressão
A fundição sob pressão utiliza uma câmara especial sob o molde preenchida com metal fundido. O metal fundido é injetado no molde usando baixa pressão de ar, geralmente abaixo de 1 bar.
Essa pressão extra ajuda a preencher áreas finas do molde melhor do que a fundição por gravidade. O processo é mais lento, mas você obterá peças mais resistentes e detalhadas. Esse processo funciona especialmente bem com ligas de alumínio e magnésio.
Principais vantagens:
- Controle preciso sobre o enchimento
- Menos porosidade
- Bom para peças de paredes finas
Você frequentemente vê esse método sendo usado em rodas, peças de motor e carcaças na indústria automobilística.
Fundição a vácuo
Na fundição sob pressão a vácuo, uma bomba de vácuo remove o ar da cavidade do molde. Isso ajuda a puxar o metal fundido para todos os cantos do molde.
Você obtém peças com pouquíssimo gás aprisionado ou porosidade, tornando-as resistentes e herméticas. Esse processo é ótimo quando se precisa de alta precisão para peças finas ou detalhadas. É uma ótima opção em setores como aeroespacial e eletrônico.
Pontos principais:
- Superfícies muito lisas
- Alta densidade, baixas taxas de defeitos
- Ótimo para ligas leves e peças pequenas e médias
A fundição a vácuo é frequentemente usada em invólucros elétricos, engrenagens e componentes de alta precisão.
Fundição de investimento e espuma perdida
Tanto a fundição de investimento quanto a fundição por espuma perdida utilizam padrões para formar moldes, mas utilizam materiais e etapas diferentes. Cada processo é útil para produzir peças com formatos, tamanhos ou detalhes específicos.
Fundição de Investimento
A fundição de precisão utiliza um molde de cera ou plástico. Primeiro, o molde é revestido com uma pasta cerâmica especial e, em seguida, coberto com areia fina. Quando a casca cerâmica endurece, a cera é derretida, deixando um espaço oco.
Você despeja metal fundido neste espaço para criar a peça final. Este método ajuda a criar formas complexas com superfícies lisas e tolerâncias rigorosas.
Principais usos:
- Peças metálicas pequenas ou detalhadas
- Componentes de alta precisão
- Joias, instrumentos médicos e peças aeroespaciais
Prós:
- Bom para detalhes finos
- Funciona com muitos metais
Contras:
- Mais etapas e tempo do que outros métodos
- Caro para peças grandes
Fundição de espuma perdida
A fundição por espuma perdida é semelhante, mas o padrão é de espuma de poliestireno em vez de cera. Você coloca o padrão de espuma em uma caixa cheia de areia. Quando você despeja metal derretido, a espuma evapora e o metal preenche exatamente o espaço que a espuma deixou.
Isso facilita a criação de formas difíceis de produzir com outros tipos de fundição. A fundição por espuma perdida funciona bem para peças grandes ou complexas sem o uso de núcleos.
| Recurso | Fundição de Investimento | Fundição de espuma perdida |
|---|---|---|
| Padrão | Cera/Plástico | Espuma |
| Remoção de padrões | Derretido | Vaporizado |
Você obtém menos emendas no molde, o que significa que gasta menos tempo limpando peças acabadas. Esse processo é útil quando você deseja criar protótipos ou peças únicas sem ferramentas caras.
Técnicas de fundição especializadas e modernas
Alguns métodos de fundição utilizam técnicas especiais para criar peças metálicas resistentes, precisas ou únicas. Esses processos ajudam a fabricar itens como tubos, engrenagens e barras metálicas longas.
Fundição Centrífuga
A fundição centrífuga é usada para fabricar objetos ocos e redondos, como tubos e anéis. Nesse processo, o metal líquido é despejado em um molde giratório. A rotação força o metal para fora, contra as paredes do molde, removendo bolhas de ar e impurezas.
Este método produz peças densas, resistentes e uniformes, sem emendas. A superfície interna geralmente é mais lisa, enquanto as impurezas se movem em direção ao centro, de onde podem ser removidas. Funciona bem para metais como ferro e aço, bem como para bronze e alumínio.
Produtos típicos:
- Canos de água
- Buchas
- Volantes
Devido aos seus resultados confiáveis, a fundição centrífuga é comum na fabricação de peças que precisam suportar uso pesado ou pressão.
Fundição em molde de concha
A fundição em molde de concha é um processo em que se utiliza uma fina camada de areia e resina especial como molde. Começa-se aquecendo um molde metálico e cobrindo-o com uma mistura de areia e resina. O calor faz a concha endurecer, criando uma camada de molde fina e resistente.
Assim que a concha esfria, ela se desprende do molde e é unida à outra metade da concha. Em seguida, despeja-se o metal derretido para criar a peça final. Este método proporciona acabamentos suaves e bordas bem definidas, o que é vantajoso se você deseja formas detalhadas ou complexas.
Principais características da fundição em molde de concha:
- Bom acabamento superficial
- Alta precisão e repetibilidade
- Funciona para peças de pequeno a médio porte
Produtos comuns incluem corpos de válvulas, caixas de engrenagens e cabeçotes de cilindro.
Fundição Contínua
A fundição contínua é usada para produzir formas longas, como barras, vergalhões e chapas. Nesse processo, o metal fundido é despejado em um molde aberto em ambas as extremidades. À medida que o metal esfria, ele sai lentamente do molde em uma peça contínua.
A principal vantagem é que você pode fabricar produtos de praticamente qualquer comprimento com pouco desperdício. Esse processo é altamente automatizado, por isso é frequentemente usado em grandes fábricas. Funciona bem para metais como aço, cobre e alumínio.
Benefícios da fundição contínua:
- Qualidade consistente
- Alta eficiência
- Custos de produção mais baixos
Você frequentemente vê esse método ao fazer trilhos, vigas e outros produtos estruturais de metal que precisam ser uniformes e fortes.
Processos de fundição sob pressão
A fundição sob pressão utiliza alta pressão para forçar o metal fundido em moldes de aço, também chamados de matrizes. É um processo rápido e preciso, tornando-o popular para a produção de peças metálicas com superfícies lisas e tamanhos compactos.
Existem dois tipos principais: câmara quente e câmara fria. Cada método é adequado a metais e necessidades de produção específicos.
Fundição sob pressão em câmara quente
A fundição sob pressão em câmara quente é ideal para metais com baixo ponto de fusão, como zinco, magnésio e algumas ligas de chumbo. Nesse processo, o sistema de injeção está sempre em contato com o metal fundido. O metal flui para a matriz diretamente da câmara da máquina.
Este método é rápido, com tempos de ciclo curtos, o que pode ajudar a produzir um grande número de peças em menos tempo. A operação automática também reduz a necessidade de mão de obra. No entanto, não é possível usar a fundição em câmara quente para alumínio ou metais com altos pontos de fusão, pois danificariam a máquina.
A fundição sob pressão em câmara quente é comum na fabricação de peças de pequeno e médio porte. É frequentemente usada em componentes automotivos, peças de brinquedos e itens de ferragens. O processo proporciona formas precisas e superfícies lisas, com pouca necessidade de acabamento adicional.
| Principais vantagens | Principais limitações |
|---|---|
| Alta velocidade de produção | Não é adequado para alumínio |
| Alta precisão | Limitado a metais de baixo ponto de fusão |
Fundição sob pressão em câmara fria
A fundição sob pressão em câmara fria é usada para metais com pontos de fusão mais altos, como alumínio, cobre e latão. Aqui, o metal é fundido em um forno separado e, em seguida, despejado no sistema de injeção. O metal é empurrado para dentro da matriz usando um pistão.
Este método ajuda a proteger as peças da máquina contra danos causados pelo calor, o que é importante ao lidar com metais mais quentes. No entanto, os tempos de ciclo são um pouco mais longos em comparação com a fundição em câmara quente.
A fundição sob pressão em câmara fria é uma boa opção para peças maiores ou mais pesadas, como blocos ou carcaças de motor. O processo resulta em peças robustas e detalhadas, mas pode exigir mais manutenção para as peças móveis expostas ao metal fundido.