Tipos de fundição explicados: selecionando o processo correto para peças fundidas de máquinas

A decisão do processo por trás de cada peça fundida de máquinas

Você tem um desenho aprovado para uma caixa de engrenagens, corpo de válvula ou caixa de bomba e a próxima etapa é decidir como produzi-lo. Em muitos casos, a fundição é o caminho óbvio: ela cria passagens internas complexas e formas quase perfeitas que seriam caras para usinar a partir de material sólido. A verdadeira questão é qual processo de casting especificar. Para peças fundidas de máquinas, a resposta geralmente se resume a quatro variáveis: material, quantidade, tolerância dimensional e requisitos de acabamento superficial.

Fundição em areia, fundição de precisão e fundição sob pressão são os processos que a maioria dos fornecedores usa, com molde permanente e fundição de baixa pressão preenchendo a lacuna entre areia e fundição sob pressão em termos de custo e volume. Não existe um único processo “melhor”. A escolha certa equilibra o custo do ferramental com o custo por peça e o custo de usinagem com a precisão da fundição.

Principais tipos de processos de fundição de peças de máquinas

Fundição em Areia

A fundição em areia é o processo de fundição mais flexível e amplamente utilizado. Um padrão é pressionado em uma mistura de areia e ligante para criar um molde e, em seguida, o metal fundido é derramado na cavidade. Como os moldes de areia são destruídos para remover cada peça fundida, o ferramental é simples e barato. É por isso que a fundição em areia é adequada para peças grandes, tiragens curtas de produção e materiais como ferro fundido, aço, alumínio e ligas de cobre.

A desvantagem é que a precisão dimensional é moderada e a superfície fundida é áspera. As tolerâncias típicas giram em torno de /-0,5 mm por 25 mm, dependendo do tamanho da peça, portanto, superfícies críticas normalmente possuem uma tolerância de usinagem. Tal como acontece com o processo de fundição em areia explicado com mais detalhes , continua sendo a opção padrão para alojamentos, estruturas, flanges e outros componentes estruturais. Se o seu desenho exige uma peça mecânica de médio volume que será acabada em CNC, peças de máquinas personalizadas feitas por fundição em areia pode ser um ponto de partida rentável.

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Fundição de investimento

A fundição por cera perdida, muitas vezes chamada de fundição por cera perdida, constrói um padrão de cera que é revestido com pasta cerâmica para formar uma concha. Depois que a cera derrete, a casca é queimada e preenchida com metal fundido. O resultado é uma superfície lisa, tolerâncias mais restritas e liberdade geométrica quase ilimitada, incluindo paredes finas e passagens internas.

A compensação é um custo mais elevado por peça em comparação com a fundição em areia, mas esse custo é frequentemente compensado por menos usinagem. Peças de aço inoxidável, aço-liga, alumínio e aço para ferramentas são candidatos comuns. Bombas, internos de válvulas, componentes de motor e ferragens de fixação de trilhos são usos finais típicos. Para peças que exigem precisão e resistência mecânica, a usinagem de peças fundidas é um caminho que vemos frequentemente em trabalhos de produção personalizados.

Fundição sob pressão

A fundição sob pressão força o metal fundido em uma matriz de aço endurecido sob alta pressão, alcançando dimensões extremamente consistentes e paredes finas. Como a matriz é totalmente reutilizável, a fundição sob pressão torna-se econômica quando os volumes de produção atingem dezenas de milhares de peças por ano. Ligas de alumínio, zinco, magnésio e latão dominam esse processo.

As principais desvantagens são o alto custo do ferramental e os longos prazos de fabricação da matriz. O processo também tem um tamanho máximo de peça limitado e é menos adequado para ligas de alto ponto de fusão, como o aço. Carcaças, suportes, sinos finais do motor e pequenas peças de transmissão são típicos. As fundições de latão são comuns em aplicações elétricas e de hardware, enquanto as fundições de alumínio são padrão em componentes automotivos.

Fundição em Molde Permanente

A fundição em molde permanente utiliza um molde de metal reutilizável sem pressão, contando com a gravidade para preencher a cavidade. Oferece melhor acabamento superficial e propriedades mecânicas do que a fundição em areia, com um custo de ferramental muito menor do que a fundição sob pressão de alta pressão. Ligas de alumínio, magnésio e cobre são comumente fundidas dessa maneira.

Esse processo atende a médias tiragens de produção, normalmente de centenas a dezenas de milhares de peças, e produz itens como coletores, peças brutas de engrenagens, suportes e cabeçotes de cilindro. Não é ideal para geometrias internas altamente complexas porque os núcleos são difíceis de extrair de um molde metálico fixo.

Fundição de Baixa Pressão

A fundição de baixa pressão funciona como a fundição em molde permanente, mas usa ar de baixa pressão para empurrar o metal fundido para dentro do molde. O preenchimento controlado reduz a turbulência e a porosidade, proporcionando peças mais densas e com melhor resistência mecânica. Rodas de alumínio, cabeçotes de cilindro e peças automotivas estruturais são as aplicações mais conhecidas.

Para peças fundidas de máquinas que devem manter pressão hidráulica ou pneumática, a fundição a baixa pressão geralmente compensa o maior investimento em equipamentos. No entanto, os tempos de ciclo são mais longos do que os da fundição sob pressão, o que aumenta o custo por peça em volumes muito elevados.

Fundição Centrífuga

A fundição centrífuga derrama metal fundido em um molde giratório e a força centrífuga empurra o metal para fora, contra a parede do molde. Isto produz uma microestrutura densa e limpa com poucas inclusões ou defeitos de gás. É o método preferido para peças cilíndricas como rolamentos, buchas, luvas, tubos e anéis feitos de bronze, ferro fundido ou aço.

É menos flexível para formatos não cilíndricos, mas para componentes de máquinas rotativas, sua integridade e resistência ao desgaste são difíceis de superar.

Outros processos que você pode encontrar

Além desses seis, você pode ver fundição com espuma perdida, moldagem em casca, fundição em gesso e fundição a vácuo. Geralmente são selecionados para aplicações de nicho: fundição de espuma perdida para blocos de motores complexos, moldagem de casca para volumes moderados de pequenas peças de aço e fundição de gesso ou a vácuo para protótipos de precisão de baixo volume. Todos eles têm um lugar, mas para a maioria das peças de máquinas industriais os seis processos acima cobrem a maioria das decisões.

Escolhendo o processo de fundição correto: uma estrutura prática

Comece sua decisão com a quantidade de produção, depois com o tamanho da peça, depois com as tolerâncias exigidas e depois com o material. Se você precisar de peças únicas ou de baixo volume em tamanho grande, a fundição em areia geralmente é a única escolha sensata. Se você precisa de milhares de pequenas peças de precisão com propriedades consistentes, a fundição sob pressão ganha em termos de economia. Se sua peça tiver geometria complexa em aço inoxidável ou material de alta liga e você quiser evitar usinagem, a fundição de precisão é o candidato mais forte. O molde permanente e a fundição de baixa pressão ficam no meio.

A tabela abaixo resume as diferenças mais relevantes para peças fundidas de máquinas.

Quando uma aplicação de serviço pesado expõe uma peça fundida a alta tensão, impacto ou desgaste, você também deve verificar o grau do material e as opções de tratamento térmico. Nosso artigo sobre principais considerações para peças fundidas de máquinas pesadas entra em detalhes de materiais e testes.

Peças fundidas de máquinas em todos os setores

A fundição não é uma tecnologia de uma única indústria. É a espinha dorsal de muitos sistemas mecânicos, e o processo correto varia de acordo com as condições de serviço.

• Máquinas agrícolas: engrenagens, dentes de valetadeira, soquetes de fundição abertos e peças de ligação geralmente vêm de fundição em areia, fundição de precisão ou forjamento em matriz fechada. A fundição dá a essas peças os formatos complexos necessários para serem fixadas em estruturas e transmissões.
• Veículos automotivos e off-road: peças forjadas e fundidas de aço-liga aparecem em sistemas de freio, componentes de direção e suportes de suspensão. Os requisitos de redução de peso levam cada vez mais os engenheiros a optarem por fundições de alumínio de paredes finas.
• Equipamentos de mineração e construção: dentes da caçamba, adaptadores e peças de desgaste são fundidos ou forjados em liga de aço resistente à abrasão. Eles devem sobreviver a impactos severos e carregamentos repetitivos.
• Sistemas ferroviários e ferroviários: componentes de freio, acopladores e suportes de montagem são fundidos em liga de aço para resistência previsível e vida útil à fadiga.
• Válvulas e controle de fluidos: os corpos das válvulas, os castelos e os internos são fundidos em areia ou em aço carbono, aço inoxidável e ligas de aço para lidar com meios corrosivos e de alta pressão. Por exemplo, peças de válvula de fundição de aço de liga Fabricantes de peças de válvula de fundição de aço de liga personalizada, fábrica - Ningbo Hansheng Peças de máquinas Co. de Ningbo Hansheng, Ltd. é um fabricante personalizado de peças de válvula de fundição de liga de aço na China e peças de válvula de fundição de liga de aço ... Ver Produto → são produzidos para suportar serviços de alta pressão e geralmente são finalizados com usinagem CNC.
• Máquinas gerais: carcaças de motores, carcaças de bombas, flanges, eixos e componentes de conexão são fabricados em todo o espectro de processos de fundição.

O que procurar em um parceiro de fundição de máquinas

Uma vez selecionado o processo, o fornecedor determina se a peça realmente atende aos requisitos do desenho. Um bom parceiro de fundição deve ser capaz de controlar três coisas: padrão e qualidade da matriz, metalurgia fundida e usinagem pós-fundição.

Padrões e matrizes são o ponto de partida. Se o ferramental for impreciso, cada fundição herdará o erro. Um fornecedor que fabrica ferramentas internamente ou trabalha com um fabricante de ferramentas confiável pode detectar problemas de geometria antes da produção em massa. O controle de fusão e vazamento é igualmente importante porque determina a porosidade, as inclusões e as propriedades mecânicas. Finalmente, como a maioria das peças fundidas precisa de pelo menos alguma usinagem, um parceiro com capacidade CNC pode fornecer peças prontas para montagem e minimizar custos de manuseio duplo.

Ningbo Hansheng Machinery Parts Co., Ltd., fabricante por trás da marca nbyifei.com, opera desde 2003 com uma instalação de 5.000 metros quadrados especializada em fundição em areia, microfusão, fundição sob pressão e peças forjadas. O sistema de qualidade da empresa é construído em torno da ISO 9001:2000, e a maior parte de sua produção vai para clientes OEM e industriais na América do Norte e na Europa. Para um engenheiro avaliando como as fábricas de fundição de precisão garantem a qualidade , estes são os pontos práticos a serem verificados: propriedade de ferramentas, usinagem interna, práticas de inspeção e experiência em exportação.

Conclusão

Selecionar o processo de fundição correto para peças de máquinas é uma questão de combinar geometria, material, volume e precisão necessária. A fundição em areia oferece flexibilidade e baixo custo de ferramental; a fundição de precisão lida com peças complexas com tolerâncias restritas; a fundição sob pressão proporciona consistência em grandes volumes; molde permanente e fundição de baixa pressão preenchem o meio-termo; e a fundição centrífuga é excelente para peças redondas. Um fornecedor experiente ajuda você a avaliar essas compensações e também pode fornecer a usinagem que transforma uma peça fundida em bruto em um componente acabado. Começando com uma comparação clara do processo e verificando a qualidade e as capacidades de fabricação do fornecedor, você pode evitar tentativas e erros dispendiosos e chegar à produção com confiança.