RESUMO

Um molde para fundição sob pressão é uma ferramenta de alta precisão e reutilizável, normalmente composta por duas metades de aço temperado, que funciona como o elemento central do processo de fundição sob pressão. O metal fundido é injetado na cavidade do molde sob pressão extremamente elevada, permitindo a produção em massa de peças metálicas complexas. Este método é conhecido por produzir componentes com excelente precisão dimensional e bom acabamento superficial.

O Que É um Molde para Fundição Sob Pressão? O Mecanismo Central Explicado

Uma matriz de fundição sob pressão, também conhecida como molde ou ferramental, é uma ferramenta de fabricação sofisticada usada para conferir ao metal fundido uma forma específica e desejada. Em sua essência, a matriz consiste em duas metades principais: a "matriz fixa", que é estacionária, e a "matriz de expulsão", que é móvel. Quando essas duas metades são presas juntas sob alta pressão, formam uma cavidade interna que é o negativo exato da peça a ser produzida. Esse processo é conceitualmente semelhante a um molde de injeção usado para plásticos, mas é projetado para suportar as temperaturas e pressões extremas dos metais fundidos.

O funcionamento básico envolve injetar uma liga de metal não ferroso fundido nesta cavidade selada em alta velocidade e pressão. Essa pressão é mantida enquanto o metal solidifica, garantindo que todos os detalhes da cavidade do molde sejam preenchidos. Esta técnica é essencial para produzir peças com geometrias complexas e paredes finas, que seriam difíceis de obter com outros métodos de fundição. Uma vez que o metal tenha esfriado e endurecido, a metade ejetora do molde retrai-se, e um mecanismo de ejeção empurra a peça fundida pronta para fora.

A escolha do metal é crucial e, embora o processo seja mais comum para ligas não ferrosas, não está exclusivamente limitado a elas. Os materiais mais utilizados na fundição sob pressão incluem:

• Ligas de Alumínio
• Ligas de Zinco
• Ligas de Magnésio
• Ligas de cobre (como latão)

Esses materiais oferecem uma variedade de propriedades, desde leveza e resistência (alumínio e magnésio) até alta resistência à corrosão e capacidade de fundição (zinco). De acordo com Fictiv , este processo é ideal para produções em grande volume onde a consistência e a precisão são fundamentais.

A Anatomia de um Molde de Fundição sob Pressão: Componentes Principais e Funções

Um molde de fundição sob pressão é muito mais do que apenas um bloco oco de aço; trata-se de uma montagem complexa de componentes projetados com precisão que funcionam em conjunto. Cada parte desempenha um papel essencial no ciclo de fundição, desde guiar o metal fundido até resfriar a peça e ejetá-la limpidamente. Compreender esses componentes é fundamental para apreciar a engenharia por trás do processo. Os principais componentes são a base do molde, que sustenta todas as demais partes, e a cavidade propriamente dita, que forma o contorno externo da peça.

O percurso do metal fundido é controlado por uma rede de canais. Ele começa no canal de alimentação , onde o metal entra no molde proveniente da máquina de fundição. A partir daí, ele flui através dos corredores , que são canais usinados nas metades do molde para distribuir o metal. Finalmente, passa através do portão , uma abertura estreita que direciona o metal para a cavidade do molde. O design do sistema de canais e portas é essencial para controlar a taxa de fluxo e a pressão, evitando defeitos.

Dentro do molde, o núcleo forma as características internas da peça, enquanto o cavidade forma suas superfícies externas. Para liberar a peça final, o sistema de ejecção , composto por pinos e placas, empurra a peça solidificada para fora do molde. Simultaneamente, um sistema de refrigeração , constituído por canais pelos quais circulam água ou óleo, regula a temperatura da matriz. Esse controle é vital para gerenciar o tempo de ciclo e prevenir danos térmicos à ferramenta. Ventilações também são incorporadas para permitir que o ar aprisionado escape quando o metal é injetado.

Tipos Comuns de Moldes e Máquinas de Fundição sob Pressão

Os moldes de fundição sob pressão são frequentemente categorizados com base na sua estrutura ou no tipo de máquina para a qual foram projetados. Estruturalmente, podem ser moldes de uma única cavidade, que produzem uma peça por ciclo, ou moldes multicavidade, que produzem várias peças idênticas simultaneamente para maior eficiência. No entanto, a distinção mais significativa está relacionada ao equipamento utilizado: fundição sob pressão em câmara quente e câmara fria.

Fundição em Matriz de Câmara Quente é usado para ligas com baixos pontos de fusão, como zinco, estanho e chumbo. Nesse processo, o mecanismo de injeção está submerso no banho de metal fundido dentro do forno. Isso permite tempos de ciclo muito rápidos, pois o metal não precisa ser transportado de um forno externo. O processo é altamente automatizado e eficiente para a produção em grande volume de peças menores.

Fundição em Matriz de Câmara Fria é necessário para ligas com altos pontos de fusão, notadamente alumínio e magnésio. Nesse método, uma quantidade precisa de metal fundido é retirada de um forno separado e despejada em uma "câmara fria" ou bucha de injeção antes de ser injetada na matriz por um êmbolo. Conforme detalhado por Wikipédia , essa separação é necessária para evitar danos aos componentes de injeção causados pelo contato prolongado com metais de alta temperatura. Embora os tempos de ciclo sejam mais lentos do que no processo de câmara quente, esse método permite a fabricação de peças estruturais fortes e leves usadas nas indústrias automotiva e aeroespacial.

O Processo de Fundição em Moldes Permanentes e Considerações sobre o Projeto do Molde

O processo de fundição sob pressão é um ciclo altamente eficiente e automatizado que transforma metal fundido em uma peça acabada em segundos. O molde está no centro dessa operação, que pode ser dividida em várias etapas principais. Cada fase deve ser cuidadosamente controlada para garantir que a peça final atenda aos rigorosos padrões de qualidade. O material utilizado para o molde em si é tipicamente um aço-ferramenta de alta qualidade e temperado, como o H13, escolhido por sua capacidade de resistir ao choque térmico e ao desgaste ao longo de centenas de milhares de ciclos.

O ciclo de fabricação segue uma sequência precisa:

1. Preparação do Molde e Fechamento: As superfícies internas do molde são pulverizadas com um lubrificante para auxiliar no resfriamento e na extração da peça. As duas metades do molde são então firmemente fechadas pela máquina de fundição.
2. Injecção: O metal fundido é injetado na cavidade do molde sob alta pressão (variando de 1.500 a mais de 25.000 psi). O metal preenche a cavidade rapidamente, muitas vezes em milissegundos.
3. Refrigerador: O metal fundido esfria e solidifica-se dentro do molde refrigerado a água ou óleo. Durante esta fase, a peça assume sua forma final.
4. Ejecção: Uma vez solidificada, a metade móvel do molde abre, e os pinos ejetores empurram a peça para fora da cavidade.
5. Aparando: A etapa final envolve o corte de qualquer material excedente, conhecido como rebarba, juntamente com o canal de alimentação e os canais de fluxo, da peça acabada. Isso é frequentemente feito em uma operação secundária utilizando um molde de corte.

A produção bem-sucedida de peças depende fortemente do projeto inicial do molde. Os engenheiros devem considerar vários fatores para garantir a qualidade da peça e maximizar a vida útil do molde. Um projeto adequado é essencial para prevenir defeitos comuns, como porosidade e trincas. As principais considerações de projeto incluem:

• Ângulo de saída: Superfícies paralelas à direção de abertura do molde recebem um leve ângulo (declive) para permitir que a peça seja ejetada sem atrito ou danos.
• Chanfros e Raios: Cantos internos vivos são arredondados para melhorar o fluxo do metal e reduzir concentrações de tensão na peça final.
• Espessura da parede: As paredes devem ser o mais uniformes possível para promover um resfriamento consistente e evitar empenamentos ou marcas de retração.
• Linha de Parting A linha onde as duas metades do molde se encontram deve ser cuidadosamente posicionada para minimizar sua visibilidade na peça final e facilitar o acabamento.
• Ventilação: Devem ser incluídos pequenos canais para permitir que o ar aprisionado na cavidade escape quando o metal é injetado, evitando porosidade por gás.

Perguntas Frequentes

1. Qual é a diferença entre fundição sob pressão e outros métodos de fundição?

A principal diferença está no uso de um molde de aço reutilizável (o molde) e na aplicação de alta pressão. Diferentemente da fundição em areia, que utiliza um molde de areia descartável para cada peça, a fundição sob pressão utiliza um molde permanente de aço para produção em grande volume. Em comparação com a fundição por investimento ou fundição em molde permanente, a fundição sob pressão força o metal para dentro do molde sob pressão significativamente maior, permitindo a criação de peças com paredes mais finas, detalhes mais precisos e acabamento superficial superior.

2. Quais materiais são utilizados para fabricar um molde de fundição sob pressão?

As matrizes de fundição sob pressão são fabricadas em aços-ferramenta de alta qualidade e resistentes ao calor. O material mais comum é o aço-ferramenta H13, escolhido pela sua excelente combinação de dureza, tenacidade e resistência à fadiga térmica. Para matrizes que exigem durabilidade ainda maior, podem ser utilizados aços de grau superior, como o aço Maraging. O material deve suportar os ciclos térmicos repetidos de ser preenchido com metal fundido e depois resfriado.

3. Quanto tempo dura uma matriz de fundição sob pressão?

A vida útil de uma matriz de fundição sob pressão, muitas vezes chamada de "vida da matriz", varia significativamente conforme diversos fatores. Entre eles estão o tipo de metal que está sendo fundido (o alumínio é mais abrasivo e mais quente que o zinco), a complexidade da peça, os tempos de ciclo e a qualidade da manutenção. Uma matriz bem conservada para fundição de zinco pode durar mais de um milhão de ciclos, enquanto uma matriz para alumínio pode durar entre 100.000 e 150.000 ciclos antes de necessitar reparos importantes ou substituição.