Fundição injectada: Processo, vantagens e tipos

A fundição injectada é uma tecnologia de conformação de metais altamente eficiente e de elevada precisão no fabrico moderno, particularmente adequada para a produção de grandes volumes. Este artigo aborda os principais conteúdos relativos à tecnologia de fundição injetada, ajudando-o a obter uma compreensão abrangente do seu valor e aplicações.

O que é a fundição injectada?

A fundição injectada é um método de fundição em que o metal fundido é rapidamente injetado sob alta pressão num preciso molde metálico (Die), onde arrefece e solidifica sob pressão contínua para formar uma peça acabada. As principais caraterísticas deste processo são ferramentas de alta pressão, alta velocidade e precisão. As peças fundidas resultantes têm contornos nítidos, precisão dimensional extremamente elevadae excelente acabamento da superfície, muitas vezes prontos a serem utilizados como componentes finais.

O processo de fundição sob pressão

O processo de fundição sob pressão é um ciclo de alta velocidade e altamente automatizado que consiste em quatro etapas-chave rigorosamente controladas:

1. Preparação e pré-tratamento de matrizes:
   • Em primeiro lugar, a cavidade do molde é cuidadosamente limpa e a temperatura do molde é controlada com precisão.
   • Em seguida, um agente de libertação (ou lubrificante) é uniformemente pulverizado sobre a superfície da cavidade. O agente desmoldante não só ajuda a uma ejeção suave mas, mais importante ainda, controla a temperatura da matriz, evita que o metal arrefeça demasiado depressa e proporciona a lubrificação e proteção necessárias.
2. Injeção de metal (enchimento a alta velocidade):
   • O molde é fechado e firmemente fixado pela imensa máquina de fundição força de aperto.
   • Uma quantidade medida de metal fundido é introduzida na câmara de injeção e um êmbolo injecta-a a velocidade e pressão extremamente elevadas (normalmente entre 70 e 175 MPa) na cavidade da matriz. Este enchimento a alta velocidade é crucial para garantir que o metal preenche completamente as secções complexas e de paredes finas antes do início da solidificação.
3. Aplicação de pressão e solidificação (retenção):
   • Após a injeção, a alta pressão deve ser mantida continuamente (fase de espera) para compensar o retração do metal à medida que arrefece e solidifica, e para expulsar os gases residuais.
   • Esta fase é fundamental para garantir estrutura interna densa, porosidade mínimae precisão dimensional da fundição.
4. Ejeção e corte:
   • Quando o metal está completamente solidificado, a pressão é libertada e a matriz abre-se.
   • Pinos ejectores empurrar a peça fundida (incluindo as calhas de passagem e de transbordo) para fora da cavidade.
   • A peça fundida é então aparada, por perfuração ou maquinagem, para remover o excesso portão, corredorese flash, completando o processo de acabamento antes das operações secundárias.

Tipos de fundição injectada

Os processos de fundição sob pressão podem ser classificados em vários tipos com base na estrutura da máquina, no estado do metal e no nível de pressão:

Fundição injectada em câmara quente

O cadinho é integrado com a máquina de fundição. Adequado para metais de baixo ponto de fusão (por exemplo, zinco, estanho). A vantagem é uma tempo de ciclo extremamente rápidoideal para peças pequenas e produção de volumes ultra-elevados.

Fundição injectada em câmara fria

O forno de fusão é separado da máquina de fundição. Adequado para metais com elevado ponto de fusão (por exemplo, alumínio, magnésio, cobre). A vantagem é compatibilidade com uma gama mais alargada de ligastornando-o a escolha preferida para componentes estruturais leves e de alta resistência.

Fundição injectada a baixa pressão

Ao contrário da HPDC, a LPDC utiliza pressão mais baixa (aprox. $0.08$ para $0.1\text{ MPa}$) para empurrar lentamente o metal fundido do fundo de um cadinho pressurizado para o molde. A vantagem é uma preenchimento calmo, resultando em alta densidade, baixa porosidade peças fundidas, frequentemente utilizadas para peças de grandes dimensões, axissimétricas ou estanques à pressão (por exemplo, rodas de automóveis).

Fundição sob vácuo 

Um sistema de vácuo evacua a maior parte do ar da cavidade da matriz antes da injeção. A vantagem é uma significativa redução da porosidade interna, permitindo que as peças fundidas sejam tratado termicamente e soldado.

Fundição semi-sólida

O metal é injetado enquanto está numa estado da lamauma mistura de fases sólida e líquida. A vantagem é enchimento estável a uma temperatura mais baixaque minimiza eficazmente a porosidade e a contração, produzindo maior resistência e maior vida útil da matriz.

Vantagens da fundição injectada

A tecnologia de fundição injetada oferece vantagens competitivas únicas para projetos de fabricação que buscam alta eficiência e qualidade:

• Eficiência de produção e escalabilidade extremamente elevadas: O curto tempo de ciclo permite centenas de disparos por hora, tornando-o um dos métodos mais económicos para a produção contínua e em grande escala, produção automatizada.

• Precisão dimensional superior: As peças fundidas têm tolerâncias apertadas, atingindo frequentemente uma precisão de IT13 a IT15, o que significa pouca ou nenhuma maquinação posterior é necessária.
• Excelente qualidade de superfície: As peças fundidas têm um acabamento superficial elevado, estando muitas vezes prontas para muitas aplicações sem tratamento adicional, reduzir o tempo de pós-processamento.
• Fabrico de peças complexas e de paredes finas: A capacidade de enchimento a alta pressão garante a produção de estruturas complexas com paredes muito finas (até 0,5 mm), apoiando projectos de integração e de redução de peso dos produtos.
• Elevada resistência e densidade: A solidificação rápida sob pressão resulta numa estrutura de grão fino e baixa porosidade, aumentar a resistência mecânica e a durabilidade da peça.

Desvantagens da fundição injectada

Todos os processos têm limitações, e as principais limitações da fundição sob pressão incluem:

• Investimento inicial elevado: O custo das máquinas de fundição sob pressão e das ferramentas de aço de precisão é elevado, o que significa que o processo só é económico para volumes de produção muito grandes.
• Gama de materiais limitada: Limita-se essencialmente a metais não ferrosos como o alumínio, o zinco e o magnésio, e não é adequado para metais ferrosos com pontos de fusão mais elevados (por exemplo, ferro fundido, aço).
• Risco de porosidade: O HPDC tradicional pode reter gás devido ao enchimento a alta velocidade, o que afecta negativamente a qualidade da peça fundida. capacidades de tratamento térmico e de soldadura (embora melhorado por VDC).
• Restrições de tamanho de fundição: As máquinas de fundição sob pressão convencionais são limitadas pela sua força de aperto, o que impõe restrições ao tamanho e peso máximos das peças fundidas.

Materiais aplicáveis à fundição injectada

A fundição injetada é principalmente adequada para metais não ferrosos e respetivas ligas que têm pontos de fusão relativamente baixos e boa fluidez, uma vez que têm um excelente desempenho sob pressão:

• Ligas de alumínio: O material de fundição sob pressão mais comum, oferecendo leveza, elevada resistência e excelente condutividade eléctrica e térmica. Amplamente utilizado nos sectores automóvel, eletrónico e aeroespacial. Os tipos mais comuns incluem A380 e ADC12.
• Ligas de zinco: Possuir superior capacidade de moldagem e fluidezpermitindo uma produção a velocidade ultra-elevada em máquinas de câmara quente. As ligas de zinco são altamente resistentes e fáceis de laminar/acabar, sendo frequentemente utilizadas para caixas e conectores electrónicos precisos e complexos.
• Ligas de magnésio: O densidade mais baixa metal estrutural, proporcionando vantagens extremas em termos de leveza. Popular na eletrónica automóvel e portátil para uma redução máxima do peso.
• Ligas de cobre (latão): Oferta elevada dureza, excelente resistência à corrosão e resistência mecânica. Devido ao seu elevado ponto de fusão, requerem normalmente máquinas de câmara fria e são principalmente utilizados para peças estruturais ou altamente resistentes ao desgaste.

Aplicações da fundição injectada

As peças fundidas sob pressão são amplamente utilizadas em indústrias que exigem elevada precisão, consistência e rapidez de fornecimento:

• Indústria automóvel: Blocos de motor, caixas de transmissão, dissipadores de calor e componentes estruturais (por exemplo, giga-castings).
• Eletrónica e telecomunicações: Caixas electrónicas, caixas para lâmpadas LED, dissipadores de calor e conectores de precisão.
• Máquinas e equipamentos: Corpos de bombas, corpos de válvulas e peças de sistemas hidráulicos.
• Bens de consumo: Caixas de ferramentas eléctricas e componentes de grandes electrodomésticos.

Resumo

A fundição injectada é a solução ideal para o fabrico de alta precisão, grande volume, leve peças de metais não ferrosos. A MinHe Casting é especializada em serviços de fundição sob pressão de alumínio, zinco e magnésio de alta qualidade, e também utiliza tecnologias como a fundição em areia, garantindo que fornecemos a melhor solução de fabrico para os nossos clientes. Operamos sob o sistema de qualidade ISO 9001 para garantir que as suas peças fundidas personalizadas cumprem os mais rigorosos requisitos de desempenho e dimensão. Se procura serviços de fundição de precisão de alta qualidade, contacte hoje os nossos especialistas em engenharia para discutir as necessidades do seu projeto e receber um orçamento de fundição personalizado.