Defeitos de fundição sob pressão: uma revisão abrangente

Introdução

fundição envolve o aquecimento de metais e ligas na forma fundida antes de forçá-los para uma cavidade de molde sob alta pressão, onde eles esfriam e solidificam na forma desejada. O processo de fabricação é altamente versátil para a fabricação de peças e componentes metálicos, principalmente metais não ferrosos como alumínio e zinco. 

A operação é mais complexa do que a descrita, com vários fatores que afetam o sucesso. Ainda assim, é uma técnica de fabricação comum para vários setores devido à sua eficiência e economia. No entanto, se as precauções adequadas não forem seguidas, poderão ocorrer defeitos de fundição sob pressão. 

Este artigo explora as desvantagens e defeitos da fundição sob pressão, explicando as causas e soluções. Também fomos além para fornecer dicas de especialistas para evitar defeitos de fundição sob pressão. Leia adiante! 

Classificação de defeitos de fundição sob pressão

Nesta seção, classificaremos os defeitos de fundição sob pressão em quatro categorias, dependendo das causas e onde eles afetam predominantemente as peças fundidas.

Defeitos de fundição sob pressão de superfície

Referem-se a falhas e imperfeições de fundição sob pressão que são facilmente visíveis na superfície das peças. Discutiremos mais detalhadamente cada forma de defeito de fundição superficial.

Marcas de Fluxo

Como o nome sugere, as marcas de fluxo são padrões ou listras irregulares que ocorrem na superfície da fundição sob pressão e que se parecem com marcas de líquido fluindo (metal fundido). As linhas, geralmente sem direção específica, apresentam cores distintas da peça fundida, aumentando sua visibilidade. Porém, acabamentos como pintura podem remover essas imperfeições.

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•  Baixa temperatura da matriz
• Uso de excesso de lubrificante
• Pequena área transversal
• Baixa pressão de enchimento ou alta velocidade de enchimento

Solução

• Modifique a área da seção transversal ou reposicione o portão interno
• Otimize a velocidade e a pressão de enchimento
• O pré-aquecimento dos moldes também pode ser eficaz.

Isolamento a Frio

O isolamento a frio ocorre quando áreas com acabamento fosco resultam de fluxo incompleto de material. Às vezes é chamado de fechamento a frio, embora sejam bem diferentes. Fechamento a frio refere-se a linhas ou padrões lineares estreitos irregulares na superfície fundida, resultantes da fusão inadequada do metal fundido na cavidade da matriz. 

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• Temperatura de aquecimento inadequada do metal fundido ou da matriz
• Mau design do sistema de portão
• Fluidez inadequada do metal fundido

Solução

• Modifique os parâmetros de injeção de metal
• Aumente a temperatura de aquecimento do molde e do metal fundido
• Modifique o design da comporta ou altere o tamanho e a posição e aumente a velocidade do êmbolo
• Considere o pré-aquecimento da cavidade da matriz

Bolhas ou Borbulhando

Como o nome sugere, as bolhas ocorrem como bolsas de ar irregulares ou vazios sob a superfície das peças fundidas. Normalmente é o resultado da expansão do gás durante o processo de fundição sob pressão. 

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• Temperatura de fusão e molde excessivamente alta
• Velocidade de fundição excessivamente alta
• Resfriamento rápido 

Soluções

• Modificar a velocidade de injeção de metal
• Controle o resfriamento do molde 
• Melhore a ventilação para evitar o aprisionamento de gás

Rachaduras

As fissuras ocorrem devido à quebra do material, que pode surgir devido a tensões excessivas no material. Apresenta-se como fraturas ou padrões irregulares na superfície das peças fundidas. A fissuração tende a ocorrer durante o resfriamento ou solidificação. Além da tensão interna, as rachaduras também podem resultar do aumento de pressão por influência externa, como durante o corte ou no molde, como durante a ejeção.

destaque

• Resfriamento irregular ou rápido 
• Baixa temperatura do molde
• Grandes quantidades de impurezas na liga metálica 

Solução

• Pratique resfriamento controlado
• Otimize o projeto do molde para minimizar possíveis pontos de concentração de tensão

Outros

Além dos principais defeitos superficiais da fundição sob pressão, abaixo está uma visão geral de outros que podem afetar suas peças fundidas.

• Depósito de Carbono: Refere-se ao aparecimento de manchas escuras ou manchas na superfície das peças fundidas sob pressão. Esses defeitos superficiais podem surgir da contaminação da cavidade da matriz ou do metal fundido com partículas de carbono. Portanto, para evitar isso, garanta a manutenção e limpeza adequada da cavidade. Além disso, garanta uma lubrificação ideal usando lubrificantes com baixo teor de carbono para garantir uma ejeção suave das peças fundidas. 
• Rebarbas: São notados como projeções irregulares ou excesso de materiais que emanam das bordas da fundição sob pressão. As causas desses defeitos incluem desalinhamento da matriz ou desgaste da cavidade da matriz. Sistemas de portão e ejeção deficientes também podem ser uma causa. 
• Buracos de areia: Refere-se à presença de vazios, poros e cavidades na superfície da fundição sob pressão. Otimize os sistemas de ventilação e use ligas metálicas de alta qualidade para sua fundição sob pressão para evitar isso.
• Estirpes: Isso ocorre como distorções ou empenamentos na superfície das peças fundidas, geralmente devido ao aquecimento excessivo ou resfriamento irregular.
• Oxidação e Descoloração: Refere-se a mudanças distintas na cor de áreas específicas em peças fundidas sob pressão. A principal causa é a exposição ao oxigênio durante a fundição ou temperaturas excessivamente altas da matriz. Portanto, otimizar e controlar a temperatura de fundição e a atmosfera durante a fundição é fundamental para evitar esses defeitos. 

Defeitos internos de fundição sob pressão

Esses são defeitos de fundição sob pressão que ficam presos nas peças fabricadas. Portanto, diferentemente dos defeitos superficiais, eles não são facilmente perceptíveis, mas ainda assim afetam a integridade da peça fundida. 

Preenchimento insuficiente

Como o nome sugere, isso sugere que há preenchimento incompleto da cavidade do molde de fundição sob pressão com o metal fundido. Muitas vezes resulta em peças inacabadas, alterando a integridade estrutural da peça fundida.

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• Pressão de injeção inadequada
• Projeto de portão ruim
• Fluidez insuficiente do metal fundido

Solução

• Otimize sistemas de portas de fundição sob pressão
• Melhorar a pressão de injeção
• Realize simulações antes da fundição real para garantir a fluidez e o fluxo adequados do metal fundido através da cavidade da matriz.

Porosidade 

Como o nome sugere, refere-se aos poros de gás na peça fundida após resfriamento e solidificação. Eles aparecem como bolsas de ar redondas, ovais ou irregulares ou vazios abaixo da superfície das peças fundidas, às vezes descoloridas. Pode resultar de aprisionamento de ar ou expansão de gás durante a fundição sob pressão. 

Periodicamente, esses gases são liberados durante a fusão e não há problema quando o metal está na forma líquida. No entanto, durante o resfriamento e a solidificação, ele permanece preso, muitas vezes devido a problemas no sistema de ventilação. 

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• Maior temperatura de fusão, o que resulta na liberação de gases hidrogênio de ligas metálicas fundidas
• A turbulência surge do rápido enchimento do metal fundido na cavidade da matriz, que permanece mesmo após a solidificação.
• Aumento da temperatura do molde de pré-aquecimento 

Solução

• Derreta as ligas metálicas em vácuo sob fluxo para evitar a penetração de gás.
• Otimize os parâmetros de fundição – especialmente a velocidade de enchimento. 
• Você também pode derreter em torno de um gás pouco solúvel; isso evita que os gases se misturem com a liga liquefeita. 

encolhimento

O encolhimento também é formado durante o processo de resfriamento e solidificação da fundição sob pressão. Este defeito provavelmente ocorrerá quando o fabricante não seguir as precauções necessárias de fundição sob pressão. À medida que a liga metálica fundida esfria e solidifica, ela também encolhe. Portanto, o encolhimento é quase inevitável, mas se torna um problema quando cria buracos e poros no molde, resultando em distorção nas formas.

Além de criar poros, o encolhimento também pode resultar em empenamento ou aumento da tensão no metal, aumentando as chances de rachaduras e fraturas na fundição final. 

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• Abertura antecipada do molde fundido
• Projeto inadequado do sistema de resfriamento de fundição sob pressão
• Temperatura de fundição excessivamente alta, especialmente durante o vazamento
• Espessura de parede uniforme

Solução

• Melhore a estrutura de fundição para eliminar o acúmulo de metal e permitir uma espessura de parede uniforme. 
• Otimize o sistema de portão.
• Siga a temperatura de fusão da liga especificada e reduza a temperatura de vazamento.
• Otimize o sistema de vazamento de metal fundido. 

Incluso: 

As inclusões referem-se à presença de partículas estranhas nas peças fundidas sob pressão. Essas partículas geralmente surgem da contaminação do processo de fundição sob pressão, permitindo areia, ferrugem e produtos de desoxidação nas peças fundidas de metal ou escória. As peças fundidas com infusões tendem a apresentar problemas com suas propriedades mecânicas e podem não oferecer a funcionalidade pretendida da peça.

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• Contaminação e impurezas decorrentes da purificação inadequada do metal
• Fusão inadequada de liga metálica
• Pureza inadequada da carga do forno 
• Interação do metal com a atmosfera ou superfície do molde. 

Solução

• Limpe o molde e a cavidade da matriz para evitar contaminação
• Certifique-se de que a carga do forno seja pura
• Garanta a purificação adequada do metal fundido para remover escórias, escórias e outras impurezas.

Defeitos Dimensionais de Fundição

São defeitos que alteram as dimensões das peças fundidas. Pode estar relacionado ao formato, tamanho da peça ou falha em atingir a precisão e exatidão pretendidas. 

Deformação

Isto se refere a quando o formato das peças fundidas sob pressão corresponde ao design pretendido dos componentes fundidos sob pressão. Muitas vezes é resultado de problemas com os parâmetros de fundição por parte do fabricante. 

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• Projeto de fundição ruim
• Remoção errada do portão
• Tempo ruim de abertura do molde
• Sistema de ejeção de fundição deficiente 

Solução

• Garanta um projeto de fundição sob pressão adequado
• Garanta uma ejeção uniforme e otimize a remoção do portão

Desvio Dimensional

Isso se refere simplesmente ao tamanho, dimensões ou variações de geometria das peças fundidas sob pressão. Mesmo que seja um desvio mínimo, uma vez que a precisão das peças é questionável, dizemos que há um desvio dimensional. Problemas de desvio dimensional podem surgir de outros defeitos, como empenamento, espessura irregular da parede ou encolhimento. 

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• Resfriamento e solidificação irregulares
• Design impreciso da matriz
• Inconsistências nas propriedades do material usado na fundição sob pressão

Soluções 

• Os fabricantes devem garantir um controle de qualidade rigoroso em todas as fases do processo de fundição sob pressão.
• Otimize o design da matriz para garantir um resfriamento ideal.
• Certifique-se de que a liga metálica selecionada para fundição sob pressão tenha propriedades mecânicas e químicas consistentes. 

Defeitos de fundição sob pressão de material

Defeitos de fundição sob pressão também podem surgir do material selecionado para sua fabricação. Abaixo estão as maneiras pelas quais os problemas estão diretamente vinculados ao material. 

Pontos difíceis

Pontos duros referem-se ao aumento da dureza em áreas localizadas dentro de uma peça fundida sob pressão. Portanto, há uma dureza irregular no produto fabricado, o que pode afetar a integridade estrutural da peça. Este defeito pode surgir de problemas com resfriamento irregular, composição inadequada da liga ou controle deficiente da temperatura durante o resfriamento ou solidificação. 

Portanto, os fabricantes devem controlar a temperatura da fundição sob pressão para garantir aquecimento e resfriamento uniformes e eliminar esses pontos desafiadores. Além disso, forneça medidas adequadas de controle de qualidade, como validação das ligas antes da fundição sob pressão e verificação de cada estágio de fabricação durante a fundição sob pressão.

Incompatibilidade com pós-processamento

Após a fundição sob pressão, não é incomum que fabricantes e OEMs prossigam com operações de pós-processamento para melhorar as propriedades gerais dos metais. Porém, se o acabamento superficial for incompatível com a escolha do material, poderá resultar em defeitos.

Defeitos típicos de materiais relacionados à incompatibilidade com operações de pós-processamento incluem má adesão superficial e reações químicas indesejadas. A maneira simples de evitar isso é selecionar cuidadosamente o acabamento superficial adequado para suas peças fundidas sob pressão.

Dicas de fabricação para evitar desvantagens na fundição sob pressão

Até agora, estabelecemos que as desvantagens e defeitos da fundição sob pressão podem surgir de diferentes fatores. Também fornecemos soluções para esses problemas. 

No entanto, abaixo estão conselhos de especialistas e dicas para evitar esses problemas. 

Use espessura de parede apropriada

A espessura da parede do projeto, seja inadequada ou excessiva, pode produzir peças fundidas defeituosas. Otimizar a espessura da parede pode ser eficaz na prevenção de defeitos como empenamento, porosidade e encolhimento. 

Realize análises corretas para determinar a espessura de parede ideal para seus projetos de fundição sob pressão. Ao fazer isso, você deve levar em consideração a escolha do material – suas propriedades – e a forma e geometria da peça com a qual está trabalhando. Geralmente, a espessura mínima da parede para magnésio e fundição de alumínio peças é de cerca de 1.5 a 2.5 milímetros, e ainda menos para o zinco, cerca de 1 milímetro. 

Otimize o design do portão

Lendo as causas de alguns defeitos de fundição sob pressão, você notará que problemas com o padrão de fluxo do metal causam alguns. O projeto da comporta é o principal fator relacionado ao fluxo do metal fundido. Portanto, a otimização do portão será eficaz na eliminação de tais defeitos. 

Abaixo está um cálculo passo a passo simples para otimizar a comporta, modificando o padrão de fluxo. 

• Usando PQ2, calcule o tamanho apropriado da comporta, o design do canal e o tamanho do êmbolo. Isso ajuda a otimizar a velocidade da porta da cavidade da matriz, o tempo de preenchimento e o aumento de pressão. 
• Divida o elenco em zonas diferentes. 
• Além disso, divida os portões para permitir o preenchimento de cada zona simultaneamente. 
• Evite misturar para garantir a prevenção de desvantagens de fundição sob pressão.  

Modificar tempo de preenchimento

O tempo de preenchimento na fundição sob pressão começa antes do preenchimento da cavidade da matriz. Começa quando o metal fundido se aproxima do portão. Certifique-se de controlar o tempo de enchimento, pois ajuda a prevenir defeitos como aprisionamento de ar e enchimento inadequado. Modifique o tempo de preenchimento com base na complexidade da peça, nas propriedades do material e no design da cavidade da matriz. 

Novamente, usando os cálculos PQ2, você pode prever o tempo de preenchimento apropriado. Ele também fornece informações sobre como as mudanças em variáveis ​​como área da comporta, pressão hidráulica, tamanho do êmbolo e configuração de velocidade influenciam as velocidades da comporta e o tempo de enchimento. O objetivo é garantir um enchimento suave e controlado para peças fundidas sob pressão de alta qualidade. 

Use a matriz e a temperatura de fusão corretas

O aquecimento inadequado da temperatura da matriz ou do metal liquefeito é outra causa comum de defeitos de fundição sob pressão. A fundição em baixas temperaturas fará com que o metal fundido esfrie mais rápido que a média, afetando o processo de fundição. Isso pode até causar a formação de metais sólidos antes do esperado, endurecendo o fluxo e reduzindo a mistura.

Em última análise, isso pode resultar em defeitos como isolamento frio, rachaduras ou tiros frios. Portanto, você deve monitorar e controlar a temperatura da matriz, bem como a do metal fundido, para garantir a manutenção da peça fundida na temperatura ideal. 

Trabalhe com um sistema eficaz de classificação de fundição sob pressão 

A implementação de um sistema eficaz de classificação de fundição sob pressão ajudará a avaliar o processo de fundição. Isso o ajudará a analisar se você está reduzindo as chances de defeitos ou piorando a situação. Também poderia sugerir áreas para corrigir ou otimizar, reduzindo os riscos de deficiências na fundição sob pressão. Este sistema de classificação é mais eficaz contra efeitos internos de fundição sob pressão, como porosidade, inclusões e encolhimento.

A fundição sob pressão é a escolha certa para sua fabricação?

Se a fundição sob pressão é a escolha certa de fabricação depende de suas necessidades de fabricação. A fundição sob pressão é a escolha certa para o seu projeto se ele exigir peças altamente precisas, detalhadas e consistentes. 

Se o seu projeto exige ligas metálicas, especialmente metais não ferrosos como o alumínio, a fundição sob pressão é ideal para sua fabricação. O processo é adequado para a fabricação de peças para as indústrias automotiva e eletrônica, incluindo os setores aeroespacial e médico, onde a alta precisão é uma prioridade. 

Basta seguir todas as dicas de fabricação necessárias para evitar possíveis defeitos; então, você pode ter certeza de que o processo criará peças que atendem às suas necessidades. 

Faça parceria com a Zintilon para evitar desvantagens na fundição sob pressão em sua fabricação

Não basta compreender as complexidades do processo de fundição sob pressão; aderir aos parâmetros é crucial para uma fabricação de alta qualidade. Um fabricante de fundição sob pressão experiente e confiável para o seu projeto de fabricação o ajudará a evitar muitos defeitos. 

Zintilon oferece serviços de fundição sob pressão de alta qualidade, desprovidos de desvantagens e defeitos nos processos de fabricação. Nossas instalações são compostas por profissionais altamente qualificados, com conhecimento na ciência e na arte da fundição sob pressão, entre outras tecnologias relacionadas. 

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Conclusão

Embora a fundição sob pressão seja versátil e eficiente, você deve seguir os fundamentos desse processo de fabricação para evitar alguns de seus defeitos. Garantir que todos os parâmetros de fundição sob pressão sejam analisados ​​adequadamente e integrar o controle de qualidade adequado em cada etapa do processo é vital para prevenir esses defeitos. 

FAQS

Como você pode reduzir as desvantagens da fundição sob pressão?

Otimizar os parâmetros de fundição sob pressão é a chave para reduzir suas desvantagens. Muitos desses defeitos surgem de temperatura inadequada, tempo de enchimento, padrão de fluxo de metal, resfriamento rápido e design defeituoso da comporta, entre outros parâmetros. Avaliar e refinar esses recursos ajudará a aumentar a eficiência da fundição sob pressão e reduzir o risco de defeitos na fundição sob pressão.  

Quais são as deficiências da fundição sob pressão?

As deficiências da fundição sob pressão incluem porosidade, encolhimento, rachaduras, marcas de fluxo, isolamentos frios, etc. Esses defeitos são agrupados com base nas áreas da fundição sob pressão onde eles afetam, como defeitos superficiais e internos.

Como livrar os moldes da porosidade?

A remoção da porosidade, muitas vezes devido ao aprisionamento de bolhas de gás, envolve a melhoria dos sistemas de ventilação e a otimização dos tempos de enchimento. Os fabricantes e OEMs devem garantir uma avaliação adequada da cavidade da matriz, pois um projeto de molde apropriado tem menos probabilidade de causar porosidade. Além disso, eles devem levar em consideração as propriedades do material e garantir que o processo de fundição sob pressão ocorra na temperatura ideal.