Como funciona a fundição de metal?

Na Yonglihao Machinery, oferecemos serviços de fundição sob pressão para componentes metálicos de precisão. Este guia explica passo a passo como funciona o processo de fundição sob pressão de metais, para que você possa relacionar cada etapa à qualidade da peça, aos defeitos e à repetibilidade.

O que é fundição de metais sob pressão?

A fundição sob pressão consiste na injeção de metal fundido em um molde de aço, sob alta pressão. O processo cria peças precisas e com padrões de fabricação repetíveis. O termo "alta pressão" é fundamental, pois é a força que impulsiona o rápido preenchimento e compacta o metal à medida que esfria, permitindo alcançar tolerâncias rigorosas.

A maioria dos processos de fundição sob pressão utiliza ligas não ferrosas, como alumínio, zinco e magnésio. O resultado é uma peça com formato próximo ao final, que apresenta bom acabamento superficial e alta consistência.

Elementos-chave em um sistema de fundição sob pressão

Um sistema de fundição sob pressão possui diversas características "ocultas" em seu interior. a ferramenta. Essas características orientam o fluxo de metal e controlam o gás aprisionado. Analisar apenas as metades externas do molde não permite compreender onde a qualidade é definida.

• Cavidade do molde e linha de partição: Isso define o formato da peça. A linha de junção deve impedir o vazamento de metal.
• Canal de alimentação/portão/canal de injeção: Este sistema direciona o metal para a cavidade a uma velocidade controlada.
• Saídas de transbordamento e respiros (ou portas de vácuo): Esses elementos proporcionam um local para a circulação de ar e óxidos.
• Canais de refrigeração: Eles removem o calor. Isso controla a solidificação e o tempo do ciclo.
• Pinos extratores + corrediças/núcleos: Esses dispositivos liberam a peça sem danificá-la após a solidificação.

Na prática, os sistemas de alimentação, ventilação e resfriamento atuam como um único sistema. Eles determinam como a cavidade se preenche, como o ar escapa e como a contração é alimentada.

Passo a passo: Como funciona o ciclo de fundição sob pressão

Um ciclo de fundição sob pressão fecha e fixa o molde. Em seguida, a cavidade é preenchida rapidamente. A pressão aumenta à medida que o metal solidifica. Depois, o molde esfria, abre, ejeta o metal e realiza o acabamento. Cada etapa tem um propósito claro. Os defeitos começam quando o controle é negligenciado nesta fase.

Preparação do molde

A preparação da matriz envolve limpeza, pré-aquecimento e aplicação de lubrificante. Isso ajuda a superfície da matriz a liberar a peça e a manter a estabilidade térmica. Uma temperatura estável da matriz evita problemas como juntas frias e soldagem inadequada. Também ajuda a criar dimensões consistentes.

O lubrificante também protege a superfície da matriz, garantindo uma ejeção consistente. No entanto, lubrificante em excesso pode aumentar a formação de gases e causar porosidade.

Fixação

A prensa sela as metades do molde enquanto o metal é injetado. Se a força de prensagem for muito baixa, o metal fundido pode criar rebarbas. O desalinhamento do molde também pode causar esse problema.

Por isso, o ajuste da matriz e a condição da barra de ligação são muito importantes. Eles são tão relevantes quanto a pressão de injeção.

Enchimento (Injeção)

O processo de enchimento injeta metal fundido através do sistema de injeção. Ele flui para canais de alimentação e entradas, e então para a cavidade. O objetivo é preencher completamente a cavidade antes que o metal solidifique. Isso deve ocorrer sem muita turbulência, que aprisiona ar.

Muitas máquinas utilizam um perfil de velocidade. Isso significa uma partida controlada, seguida de um enchimento rápido próximo à comporta. Essa abordagem equilibra o enchimento completo com o risco de gás aprisionado.

Intensificação e Sustentação

Após a cavidade estar cheia, a pressão é aumentada e mantida. Isso "compacta" o metal. Essa etapa de intensificação compensa a contração que ocorre durante o endurecimento do metal. Também melhora a densidade.

Se a intensificação for muito baixa ou curta, podem ocorrer problemas. Você poderá observar porosidade de retração ou pontos fracos em seções espessas.

Resfriamento

O resfriamento remove o calor através da matriz e seus canais de refrigeração. Esse processo continua até que a peça esteja suficientemente resistente para ser ejetada. O resfriamento uniforme reduz deformações e alterações dimensionais. Pontos quentes podem causar defeitos de contração em áreas mais espessas.

O tempo de resfriamento depende da liga e da espessura da parede. Também está relacionado ao equilíbrio térmico da matriz. O resfriamento excessivo reduz a produção e pode causar aderência das peças.

Abertura e ejeção da matriz

Uma vez solidificada, a matriz se abre. Pinos extratores empurram a peça para fora pelo lado do extrator. Ângulos de saída, filetes e o projeto do extrator influenciam a liberação. Eles determinam se a ejeção será suave ou causará danos à peça.

Os deslizadores e núcleos recuam para liberar os rebaixos. Uma sincronização inadequada ou um ângulo de inclinação insuficiente podem causar marcas de arrasto e danos.

Aparar e Acabamento Básico

O corte remove canais de alimentação, rebarbas e quaisquer excessos. Esta etapa faz parte do ciclo do processo. Os resíduos são frequentemente refundidos e reutilizados. Isso afeta o processo de fusão e sua limpeza.

A peça pode precisar de usinagem posterior para furos ou roscas. Muitas peças fundidas sob pressão, no entanto, precisam apenas de acabamento e rebarbação leve.

Câmara quente vs. Câmara fria

Fundição sob pressão em câmara quente e câmara fria São diferentes. Diferem no local onde o metal é fundido. Diferem também na forma como entra no sistema de injeção. Isso altera o tempo de ciclo e quais ligas podem ser utilizadas.

Câmara quente

Fundição sob pressão em câmara quente O sistema mantém o metal fundido dentro da máquina. Ele injeta o metal através de um tubo em forma de pescoço de ganso submerso no metal fundido. Esse design permite ciclos rápidos e alimentação estável.

É mais indicado para ligas com baixo ponto de fusão, como o zinco. Não é adequado para muitas ligas de alumínio devido a problemas de calor e corrosão.

Câmara fria

Na fundição sob pressão em câmara fria, o metal é fundido em um forno separado. Em seguida, o metal é transferido para uma câmara de injeção por meio de uma concha. Um êmbolo injeta o metal no molde sob alta pressão.

Essa configuração é adequada para ligas de alumínio e materiais com altas temperaturas. A etapa de transferência geralmente torna os ciclos mais lentos. É frequentemente usada para peças maiores e carcaças de alumínio.

As poucas variáveis de processo que determinam a qualidade da peça.

A qualidade das peças depende de alguns fatores-chave. São eles: controle de temperatura, comportamento de enchimento e pressão de compactação. O equilíbrio entre ventilação e resfriamento também é vital. Se você conseguir explicar esses cinco fatores, conseguirá explicar a maioria dos resultados da fundição sob pressão.

Temperatura do metal e temperatura da matriz

Metal mais quente flui melhor. Mas se estiver muito quente, pode aumentar a soldagem e a oxidação. A temperatura do chip deve ser estável. Se estiver muito fria, causa falhas de fabricação. Se estiver muito quente, aumenta o excesso de material e a aderência dos componentes.

Uma boa prática visa atingir uma "janela térmica". É nesse ponto que o metal preenche completamente e se solidifica de maneira previsível.

Perfil de velocidade de disparo

A velocidade de injeção afeta a forma como a cavidade se preenche antes do congelamento. Também afeta a quantidade de ar que fica retida. Muita turbulência aumenta o aprisionamento de gás e a porosidade. Isso é especialmente verdadeiro quando a ventilação é inadequada. Um perfil de velocidade controlado costuma ser melhor do que simplesmente usar a "velocidade máxima".“

Pressão de intensificação e tempo de retenção

Uma maior intensificação pode melhorar a densidade. No entanto, também aumenta o risco de rebarbas se a prensagem não for perfeita. O tempo de espera deve coincidir com o tempo de congelamento no ponto de injeção. Caso contrário, a pressão não conseguirá compensar a contração. Esta é uma razão comum para que duas oficinas obtenham resultados diferentes com a mesma liga.

Ventilação/Vácuo

O ar precisa sair da cavidade antes que o metal vede as aberturas de ventilação. Se as aberturas forem muito pequenas, estiverem bloqueadas ou em locais inadequados, o gás fica retido, criando porosidade.

A fundição sob vácuo pode ajudar a reduzir o gás aprisionado. Mas ainda requer vias de ventilação limpas e sincronização correta.

Equilíbrio de resfriamento

O resfriamento desigual cria diferenças térmicas. Isso leva a deformações e alterações dimensionais. Pontos quentes também aumentam o risco de vazios por contração em áreas mais espessas.

Se você estiver tentando corrigir problemas de repetibilidade, verifique primeiro o equilíbrio do sistema de refrigeração. Muitas vezes, essa é uma causa "silenciosa" de problemas.

Lista de verificação rápida para controle de qualidade:

• A temperatura da matriz permanece estável de um disparo para outro?
• Os respiros e extravasores estão limpos e desobstruídos?
• O perfil do disparo é controlado, e não apenas "rápido"?
• A intensificação dura até o congelamento do sinal?
• O sistema de refrigeração está equilibrado, sem pontos quentes persistentes?

Solução rápida de problemas

A maioria dos defeitos em peças fundidas sob pressão não são um mistério. São resultado de problemas no gerenciamento do ar, na vedação, na contração durante a alimentação e no controle da temperatura.

Porosidade

Porosidade A porosidade por gás tem duas causas principais. O gás fica preso durante o enchimento. Ou, a contração não é compensada à medida que o metal endurece. A porosidade por gás está frequentemente ligada à turbulência e à ventilação inadequada. A porosidade por contração está ligada à baixa pressão de compactação ou a caminhos de alimentação deficientes.

Direção correta: Melhore a ventilação ou o vácuo. Suavize a turbulência com o perfil de injeção. Certifique-se de que a intensificação e o tempo de espera correspondam ao congelamento do gás.

Clarão

O vazamento ocorre quando o metal fundido escapa. Ele vaza pela linha de junção ou ao redor de insertos sob pressão. Geralmente, o problema inicial é a vedação, e só depois ocorre o problema de pressão.

Direção correta: Verifique o encaixe e o alinhamento da matriz. Verifique a força de fechamento e o suporte da linha de partição. Em seguida, ajuste as pressões de injeção e intensificação.

Fechamento a frio / Funcionamento incorreto

Um fechamento a frio ou falha de injeção ocorre quando as frentes do metal se encontram após um congelamento parcial. Também acontece se a cavidade não for preenchida completamente. Isso geralmente é causado por baixa temperatura do metal ou do chip. Também pode resultar de um preenchimento lento ou de um ponto de injeção restritivo.

Direção correta: Estabilizar a temperatura da matriz. Ajustar a temperatura do metal. Melhorar o sistema de injeção e o caminho do fluxo. Refinar o perfil de velocidade de injeção.

Conclusão

À medida que a manufatura continua a evoluir, a tecnologia de fundição sob pressão também evolui. Inovações em manufatura inteligente e automação estão trazendo novas possibilidades para a indústria de fundição sob pressão. Máquinas modernas de fundição sob pressão integram cada vez mais sensores inteligentes e sistemas de controle baseados em IA para monitorar e ajustar os parâmetros de produção em tempo real, aumentando a precisão e a eficiência. Além disso, o desenvolvimento de novos materiais, como ligas e compósitos de alta resistência, está expandindo as aplicações de fundição sob pressão, permitindo que elas atendam a requisitos de desempenho mais elevados.

No Yonglihao Machinery, Estamos comprometidos com o avanço da tecnologia de fundição sob pressão. Investimos ativamente em equipamentos e tecnologias de ponta para garantir a qualidade dos nossos produtos. fundição sob pressão Os processos continuam na vanguarda do setor. Ao mesmo tempo, aprimoramos continuamente a expertise de nossa equipe para garantir que oferecemos serviços da mais alta qualidade aos nossos clientes.

Perguntas frequentes

Qual é o princípio fundamental de funcionamento da fundição de metais sob pressão?

O processo funciona forçando o metal fundido para dentro de uma matriz em alta velocidade e pressão. O metal é então compactado enquanto solidifica. Esse preenchimento por pressão permite paredes finas, detalhes precisos e repetibilidade.

Por que a alta pressão melhora a consistência dimensional?

A alta pressão ajuda a reduzir o preenchimento incompleto. Ela também compensa a contração durante a solidificação. Com uma temperatura estável na matriz e um tempo de espera correto, a peça congela de forma mais controlada e repetível.

Quando devo usar fundição sob pressão em câmara quente em vez de câmara fria?

Use a câmara quente para ligas de baixo ponto de fusão, como o zinco, quando precisar de ciclos rápidos. Use a câmara fria para alumínio e ligas de alta temperatura. Esta é a melhor opção quando a escolha do material e o tamanho da peça são prioridades.

Quais são as causas mais comuns de porosidade em peças fundidas sob pressão?

A porosidade geralmente resulta de gás aprisionado ou alimentação inadequada durante a contração. Comece verificando a limpeza da ventilação, a turbulência da injeção e o tempo de intensificação.

Quais configurações de processo geralmente proporcionam a melhoria de qualidade mais rápida?

Estabilizar a temperatura da matriz e limpar as aberturas de ventilação proporciona os resultados mais rápidos. Depois disso, refine o perfil de velocidade de injeção e o tempo de intensificação para corresponder ao congelamento do molde.