Fundição sob pressão de baixa pressão: um guia simples para entender o processo

De seu nome, fundição sob pressão de baixa pressão envolve a injeção do material fundido no fundido sob uma baixa pressão bem controlada que dá vantagens ao processo. Por exemplo, permite a fabricação precisa de rodas com simetria axial, de modo que as indústrias automotivas são as principais usuárias do processo.

Antes de terceirizar para um serviço de fundição sob pressão, é importante conhecer o processo por conta própria. Portanto, este artigo apresentará a fundição sob pressão de baixa pressão, como funciona, suas vantagens e desvantagens e outras alternativas que você pode usar.

O que é fundição sob pressão de baixa pressão?

O LPDC envolve o preenchimento de um molde fundido com metal fundido sob baixa pressão. É altamente preciso devido ao preenchimento constante da cavidade da matriz durante a fase de retração (solidificação). Isso significa que compensa a redução de volume. Outros atributos incluem redução na formação de óxido e porosidade e consistência superior do metal fundido de cima para baixo.

Como funciona a fundição sob pressão de baixa pressão?

A fundição sob pressão de baixa pressão usa uma pequena pressão, normalmente em torno de 20-100 kPa (2.9-14.5 psi), em vez da gravidade para preencher uma matriz. Ao contrário do tradicional processo de fundição, tem uma configuração única e utiliza diversos equipamentos. Abaixo está uma ilustração da configuração e dos equipamentos necessários.

O processo começa com um forno de fusão que funde as ligas metálicas e as leva à temperatura de fundição. Por exemplo, o alumínio tem uma temperatura de fundição de 710-720⁰C.

O metal fundido irá então para um forno de espera abaixo do molde, que funciona como um recipiente enquanto mantém o líquido na temperatura de vazamento.

A baixa pressão força o metal fundido através de um tubo ascendente para dentro do molde. O metal líquido se move sob pressão constante até que o metal fundido se solidifique na cavidade da matriz.

Na solidificação, a pressão é liberada e o metal fundido restante volta pelo tubo ascendente para o forno de retenção para reciclagem. Por fim, a fundição será facilmente removida assim que o molde for resfriado.

Vantagens de Fundição sob pressão de baixa pressão

O LPDC tem muitas vantagens, tornando-o um método de fundição aplicável em várias indústrias. Abaixo estão algumas vantagens do processo.

· Alta Precisão

As peças feitas usando o processo são altamente precisas. Isto é devido à baixa pressão mantida durante a solidificação. Portanto, há um preenchimento contínuo da cavidade da matriz, compensando o encolhimento do volume à medida que o metal fundido se solidifica. Devido à alta precisão, é o melhor método para fazer peças axialmente simétricas, como rodas.

· Forma fundidos altamente puros

As peças fundidas são altamente puras devido à pouca ou nenhuma escória responsável pela impureza. O baixo nível de escória é devido à configuração da máquina de fundição. Geralmente, as escórias estão na superfície dos metais fundidos. No entanto, como os tubos ascendentes descem no forno de espera, o metal líquido forçado para dentro da cavidade não contém escórias. Daí a fundição altamente pura. Além disso, como este é um processo de baixa pressão, a chance de escória entrar no molde é baixa.

Além disso, o processo não leva à oxidação do metal fundido devido ao processo de enchimento estável. A estabilidade reduz ou elimina a queda, impacto e respingos do metal fundido durante o processo. Assim, não há formação de escórias de oxidação que possam afetar a pureza dos fundidos.

· Tem uma Boa Formabilidade

O enchimento de baixa pressão leva a uma boa conformabilidade por causa da melhoria na fluidez do metal líquido. Portanto, as peças fundidas feitas pelo processo têm um contorno claro e uma superfície lisa. Geralmente, o processo é ideal para a fabricação de peças fundidas com geometrias complexas devido à sua alta conformabilidade.

· Cristalização

Como o fundido solidifica sob pressão, ele pode cristalizar e formar uma estrutura compacta. Portanto, os fundidos feitos pelo processo são sólidos e adequados para a fabricação de peças que exigem bons valores de resistência.

Desvantagens de Fundição sob pressão de baixa pressão

Embora o processo de fundição sob pressão de baixa pressão seja ideal para obter resultados precisos, ele também apresenta desvantagens.

· Ciclo de fundição mais lento

Uma desvantagem é que tem um ciclo mais lento devido à baixa pressão. Portanto, o número de peças fabricáveis ​​é baixo e as peças têm um custo alto.

· Peça de Metal Erodida

Corroído fundição de alumínio forma pode ocorrer devido à parte metálica do equipamento entrar em contato com o metal fundido. Isso pode levar a altas custos de manutenção, especialmente em grandes configurações de fabricação. Além disso, os constituintes da parte metálica do equipamento podem entrar no metal líquido, afetando o desempenho.

· Não é adequado para fazer peças de paredes finas

A espessura mínima da parede das peças fundidas que você pode fazer usando o processo é de cerca de 3 mm. Portanto, é inadequado para fazer peças de paredes finas do que fundição sob pressão.

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O processo de fundição de baixa pressão deve estar no topo da sua lista se o seu projeto exigir precisão, fundição pura e excelentes propriedades do material. Mesmo tendo um ciclo de fundição lento, a escolha do processo ideal para o seu projeto requer experiência e conhecimento. Portanto, é bom obter aconselhamento especializado desde o início.

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Fundição sob pressão de baixa pressão vs. Fundição sob pressão de alta pressão

A fundição sob pressão de baixa e alta pressão é aplicável em diferentes cenários, dependendo da complexidade do componente, do número de peças e do orçamento de fabricação. Abaixo está um esclarecimento sobre as diferenças entre os dois e as vantagens da fundição de baixa pressão sobre a fundição de alta pressão.

· O tempo de ciclo

A faixa de pressão de fundição sob pressão de baixa pressão é de cerca de 0.7 bar a 1 bar. Por outro lado, a fundição sob pressão de alta pressão envolve alta pressão (geralmente acima de 1000bars).

Como resultado, a fundição sob pressão de baixa pressão tem um tempo de ciclo menor do que a fundição sob pressão de alta pressão. Isso é visível no fato de este último ser responsável por cerca de 50% dos fundidos de metais leves à frente dos 20% de baixa pressão.

· Resistência da peça

Peças feitas de fundição de baixa pressão têm altos valores de resistência, pois a solidificação ocorre sob pressão constante por um longo tempo para formar uma estrutura compacta e densa. As peças feitas com alta pressão também têm um bom valor de resistência. No entanto, você não pode comparar sua resistência com peças feitas com baixa pressão, pois a pressão é alta e o tempo é rápido.

· Qualidade de Fundição

Os fundidos feitos com baixa pressão têm qualidade superior à dos fundidos de alta pressão. Isso se deve à redução de volume devido à contração sendo complementada pela injeção constante de metal fundido na cavidade da matriz até a solidificação.

Além disso, esses fundidos são mais puros devido à menor quantidade de escória presente e não possuem poros. Isso é diferente dos fundidos de alta pressão, que podem ter poros devido à alta pressão, e as escórias são injetáveis ​​na cavidade da matriz.

· Custo

A fundição sob pressão de alta pressão incorre em um custo operacional e de investimento mais alto do que a fundição sob pressão de baixa pressão devido às máquinas necessárias. No entanto, tem um custo de peça mais baixo devido ao seu tempo de ciclo rápido. Aprenda como calcular custos de fundição.

· Espessura

A fundição a baixa pressão é o método ideal para fazer peças espessas. No entanto, não é adequado para peças de parede fina (não adequado para espessura inferior a 3 mm). Por outro lado, a fundição de alta pressão pode produzir peças de paredes finas (abaixo de 0.40 mm).

Alternativas para Fundição sob pressão de baixa pressão

Embora tenha inúmeras vantagens, certas condições podem limitar o uso de fundição de baixa pressão. Portanto, apresentamos várias alternativas para o processo e como elas se comparam ao processo de fundição a baixa pressão.

· Fundição por gravidade

A fundição sob pressão por gravidade, também conhecida como processo de fundição em molde permanente, é um processo que envolve o preenchimento do metal fundido no molde usando a gravidade. É adequado para ligas de materiais não ferrosos, como alumínio, cobre, magnésio e zinco.

Uma das vantagens da fundição por gravidade em relação à fundição de baixa pressão é sua ampla gama de materiais compatíveis. Isso é diferente do último, sendo mais popular para trabalhar com ligas de alumínio. Daí o nome “fundição sob pressão de alumínio a baixa pressão”.

· Fundição de investimento

A fundição de precisão ou fundição de precisão é baseada em um processo antigo chamado fundição por cera perdida. O processo envolve fazer um padrão de cera na forma do produto final por meio de processos como moldagem por injeção or impressão 3D.

A cera é mergulhada em uma pasta de cerâmica com a espessura controlada para formar um molde. Ao solidificar a cera, o molde é pré-aquecido e a cera removida para criar um invólucro de metal. O metal fundido pode então ser injetado no molde, e os procedimentos adequados seguem

A fundição de investimento é mais precisa do que a fundição de baixa pressão, pois o padrão de cera vem de processos de fabricação precisos, como a impressão 3D. Além disso, a cerâmica não se expande.

· Fundição de areia

A fundição em areia é o processo de fundição de metal mais comum usado em fábricas especializadas chamadas fundições. O processo tradicional envolve fazer um molde usando areia, argila e água, enchendo-o com metal fundido e quebrando o molde após a conclusão. O fundição sob pressão vs. fundição em areia a comparação é baseada principalmente no tipo de metal com o qual você está trabalhando. A fundição em areia supera a fundição de baixa pressão quando você deseja trabalhar com um metal de alta temperatura.

Conclusão

A fundição sob pressão de baixa pressão envolve a injeção de metal fundido (principalmente alumínio) na matriz com sobrepressão relativamente baixa. O processo tem um tempo de ciclo curto. Além disso, é altamente preciso para fazer peças fundidas com geometrias complexas e fornece fundição pura com excelentes propriedades de material, tornando-a um processo de ponta em muitas indústrias. Este artigo apresentou como funciona, suas vantagens e desvantagens e outras alternativas que você pode usar.

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Perguntas Frequentes: