Fundição por gravidade vs. fundição por pressão: Qual é o melhor?

Introdução à fundição por gravidade

A fundição por gravidade é o processo de injeção de metal fundido em um molde sob a força da gravidade, também conhecido simplesmente como fundição.

A definição mais ampla de fundição por gravidade engloba vários métodos, incluindo fundição em molde de areia, fundição em molde de metal, fundição em molde de massa, fundição em molde de desaparecimento e fundição em molde de argila.

Entretanto, em um sentido mais restrito, a fundição por gravidade refere-se especificamente à fundição de moldes de metal.

A fundição em molde de metal é uma técnica moderna que utiliza materiais resistentes ao calor liga de aço para criar moldes.

Normalmente, o metal líquido é despejado manualmente na porta, e o produto final é produzido preenchendo a cavidade do molde, ventilando, resfriando e abrindo o molde por meio da força do peso do metal líquido.

O processo envolve as seguintes etapas: fundição, despejo do material no molde, ventilação, resfriamento, abertura do molde, tratamento térmico e pós-processamento.

A seguir estão as características da fundição por gravidade:

• A fundição tem poucos poros, o que permite o tratamento térmico. Isso resulta em uma melhora significativa na resistência, superando a dos produtos fundidos sob pressão.
• O produto tem baixa densidade. Devido à sua moldagem de peso próprio, a densidade é menor do que a do fundição sob pressãoresultando em uma resistência ligeiramente menor, mas com maior alongamento.
• O acabamento da superfície do produto não é o ideal. O resfriamento e a contração podem causar a formação de crateras semelhantes às produzidas pelo jateamento.
• O processo de enchimento é lento e a eficiência da produção é baixa. Com uma eficiência de apenas 1/4 da fundição de alta pressão, o custo do produto é menor.
• A matriz tem uma vida útil mais longa e um custo menor em comparação com a fundição sob pressão.
• O processo é simples.
• A fundição por gravidade não é adequada para a produção de peças com paredes finas.

Introdução da fundição de alta pressão

A fundição sob pressão é dividida em duas categorias: fundição sob alta pressão e fundição sob baixa pressão.

A fundição de alta pressão é uma técnica de fundição em que a liga fundida é rapidamente despejada na cavidade de um molde de aço dentro de uma câmara de pressão, solidificando-se sob alta pressão.

(1) O líquido metálico é preenchido na cavidade sob pressão e se solidifica por meio da cristalização, geralmente em uma faixa de pressão de 15 a 100 MPa.

(2) O líquido metálico é preenchido na cavidade em alta velocidade, com velocidades que variam de 10 a 50 m/s e, em alguns casos, até mesmo acima de 80 m/s, que é introduzido através da porta interna. Isso resulta em um tempo de enchimento muito curto do líquido metálico, normalmente de apenas 0,01 a 0,2 segundos, dependendo do tamanho da peça fundida.

As características da fundição de alta pressão incluem:

• Enchimento rápido e produção eficiente.
• A moldagem de alta pressão resulta em um produto com alta densidade, resistência e dureza de superfície, mas com baixo alongamento.
• Um excelente acabamento de superfície, normalmente até Ra6,3 e, em alguns casos, até Ra1,6.
• A capacidade de produzir peças com espessuras de parede finas, com a fundição de alumínio tendo a capacidade de atingir uma espessura de parede de 0,5 mm.
• O enchimento rápido elimina o envolvimento de gás interno, resultando em um produto com baixa porosidade.
• A fundição de alta pressão não requer tratamento térmico, pois o gás interno se expandirá durante o tratamento térmico, causando defeitos como abaulamento ou rachaduras.
• São necessárias pequenas margens de usinagem (idealmente inferiores a 0,25 mm), pois o processamento excessivo pode danificar a camada densa da superfície e revelar poros internos, reduzindo a resistência do produto.

No entanto, a fundição de alta pressão tem altos custos de molde e baixa vida útil.

Introdução da fundição de baixa pressão

O processo da tecnologia de fundição de baixa pressão é o seguinte: O ar seco e comprimido é introduzido no cadinho ou tanque vedado. Sob a influência da pressão do gás, o metal líquido sobe ao longo do riser e para dentro do sprue, entrando suavemente na cavidade do molde. A pressão do gás é mantida no nível do líquido no cadinho até que a fundição esteja totalmente solidificada.

Após a solidificação, a pressão do gás na superfície do líquido é liberada, fazendo com que o metal líquido no riser flua de volta para o cadinho.

Por fim, o molde é aberto e a peça fundida é removida.

A fundição de baixa pressão difere significativamente da fundição de alta pressão em termos de equipamento, processo e desempenho do produto.

A pressão aplicada na fundição de baixa pressão é relativamente baixa, normalmente variando de 20 a 60 kPa, e a fonte de pressão é fornecida por gás.

Devido à baixa pressão, o enchimento do produto é mais lento e a eficiência da produção é menor; no entanto, a porosidade do produto é melhorada, permitindo que ele seja submetido a tratamento térmico.

Em geral, a fundição de baixa pressão é um equilíbrio entre as vantagens da fundição de alta pressão e da fundição por gravidade.

Comparação de vantagens e desvantagens

A força de ligas de alumínio podem variar muito devido a diferenças nas matérias-primas. Os produtos de fundição sob pressão, por outro lado, têm alta densidade e resistência por serem formados sob alta pressão. Por exemplo, os produtos fundidos sob pressão do A380 têm uma resistência de 360MPa e um alongamento de apenas 3,7%.

Os produtos de fundição por gravidade geralmente têm menor resistência em comparação com os produtos fundidos sob pressão. Por exemplo, o ZL101A tem uma resistência de 310MPa após o tratamento térmico, mas com um alongamento de 5-6%. Há também materiais, como ZL201a e ZL204a, com resistência acima de 380MPa.

Ao escolher um processo de produção, a espessura da parede do produto é a principal consideração. A fundição sob alta pressão é um processo altamente eficiente e deve ser a primeira opção, desde que o processo de produção e o desempenho do produto atendam aos requisitos. No entanto, se a espessura da parede do produto for superior a 8 mm, a fundição de alta pressão pode não atender aos requisitos de resistência desejados devido aos poros internos, e nesse caso pode-se considerar a fundição por gravidade ou a fundição de baixa pressão.