Fundição de investimento vs Fundição sob pressão

Fundição de investimento vs Fundição sob pressão: qual é adequado para sua aplicação

Fundição é uma técnica de fabricação bem estabelecida que tem sido usada desde a década de 1890. Duas tecnologias de fundição comumente usadas hoje são carcaça de investimento e fundição. Embora essas técnicas compartilhem os mesmos princípios básicos, existem diferenças específicas entre fundição de investimento e fundição sob pressão. A fundição envolve a injeção de cera em uma cavidade de alumínio, enquanto a fundição sob pressão força o metal fundido nas cavidades do molde a alta pressão.

Este artigo fornece uma visão geral dessas técnicas e destaca seus principais benefícios. Ao entender as diferenças entre fundição de investimento e fundição sob pressão, você pode tomar uma decisão informada sobre a melhor opção para o seu projeto.

O que é Fundição de Investimento? 

O processo de fundição de investimento gira em torno do princípio de fundição por cera perdida. Implica revestir um molde de cera mergulhando-o em uma pasta de material refratário, resultando em que o molde fique "investido" dentro do material refratário.

Depois que o revestimento final endurece, a cera é derretida pelo calor, deixando para trás uma cavidade do molde no formato do componente. O metal fundido é então derramado na cavidade, substituindo o padrão de cera por metal. O metal esfria e solidifica dentro do molde antes que a peça fundida seja removida.

Principais vantagens da fundição de investimento: Aqui estão os vários benefícios de usar fundição de investimento para o seu projeto:

Design Flexível: A fundição de investimento permite liberdade de design, tornando-a ideal para peças complexas. É compatível com vários materiais, incluindo ligas de alumínio, ferro fundido e ligas de metais não ferrosos. Além disso, esta técnica de fundição é altamente adaptável e não possui limitações em termos de tamanho, forma ou espessura.

Tolerâncias mais apertadas e formas complexas: A fundição de investimento é um método de fundição de precisão que fornece tolerâncias rígidas consistentes e formas intrincadas. As tolerâncias típicas para fundições de investimento variam entre +/-0.010" e +/-0.004". Ao contrário de processos semelhantes, a fundição de cera perdida permite a produção de componentes de formato quase líquido e de formato líquido, reduzindo a necessidade de pós-processamento adicional e os custos associados.

Acabamento Superior da Superfície: Os padrões de cera usados ​​na fundição de investimento vêm com um microacabamento 125 padrão. Isso resulta em componentes com superfícies precisas e lisas que superam outros processos de fundição. As fundições de investimento não possuem linhas de separação, pois apenas um molde está envolvido em seu processamento. Em alguns casos, as operações de acabamento podem não ser necessárias.

Faixa de tamanho personalizável: Dependendo dos requisitos do seu projeto, a fundição de cera perdida pode produzir moldes pequenos e grandes. Os fabricantes podem fundir peças que variam de 0.1 kg até 100 kg. Além disso, a fundição de cera perdida não exige grandes quantidades antes da produção e pode produzir apenas 10 peças, economizando custos.

O que é fundição? 

A processo de fundição sob pressão envolve a fusão de ligas não ferrosas e sua injeção em moldes pré-existentes em máquinas de fundição sob pressão. Existem dois principais processos de fundição sob pressão usados ​​industrialmente 

Processos:

Fundição sob pressão de câmara quente: Este processo envolve a fusão de metais e sua injeção em matrizes a alta pressão usando um sistema hidráulico. É adequado para metais de baixo ponto de fusão, como ligas de zinco, magnésio, chumbo e estanho.

Fundição sob pressão em câmara fria: Em contraste com o processo de câmara quente, a fundição sob pressão em câmara fria coloca o metal fundido em uma câmara fria antes de injetá-lo na matriz. A pressão neste processo é geralmente entre 2000 e 20000 psi e é adequada para metais de alto ponto de fusão, como o alumínio.

Uma vez que o metal fundido é injetado, ele esfria e solidifica rapidamente para formar a peça fundida final. Os fundidos produzidos por fundição sob pressão podem variar em tamanho e peso, tornando-os adequados para várias aplicações.

Principais vantagens da fundição sob pressão:Embora existam vários prós e contras na fundição sob pressão, a seguir estão os principais benefícios do processo:

Altas propriedades mecânicas: As peças fundidas criadas através da fundição sob pressão exibem excelentes propriedades mecânicas. À medida que o metal fundido solidifica sob pressão, o produto resultante parece compacto, fino e cristalino. Esses componentes são rígidos, oferecendo alta resistência, dureza, condutividade e durabilidade.

Alta precisão dimensional: A fundição sob pressão produz componentes que mantêm sua precisão dimensional por um longo período. Eles também mantêm tolerâncias mais rígidas com variações mínimas. Como resultado, este processo é adequado para a fabricação de peças de máquinas complexas que exigem altos padrões de precisão, eliminando a necessidade de usinagem adicional.

Cria peças complexas de paredes finas: Fundição de alumínio, em particular, permite a produção de componentes leves e complexos com excelentes relações resistência-peso. Esta vantagem o diferencia de muitos outros métodos de fundição de metal. A fundição sob pressão pode criar peças de alumínio com uma espessura de cerca de 0.5 mm, e as peças de zinco podem ter uma espessura de parede tão baixa quanto 0.3 mm.

Acabamentos de superfície lisa: Componentes fundidos têm superfícies consistentemente lisas e cristalinas. Matrizes bem moldadas e condições adequadas resultam em peças lisas e finas, muitas vezes exigindo mínimas operações adicionais de pós-processamento. Isso ajuda a reduzir o tempo total do ciclo de produção.

A fundição de cera perdida e a fundição sob pressão oferecem vantagens distintas, dependendo dos requisitos do seu projeto. A fundição de investimento oferece flexibilidade de projeto, tolerâncias mais rígidas, formas intrincadas, qualidade superior acabamento de superfície, e uma faixa de tamanho personalizável. Por outro lado, a fundição sob pressão oferece altas propriedades mecânicas, precisão dimensional, capacidade de criar peças complexas de paredes finas e acabamentos de superfície suaves. Considere as características e necessidades específicas de sua aplicação para determinar o método de fundição mais adequado.

Uma comparação detalhada: fundição de cera perdida x fundição sob pressão  

Agora que você entende os dois processos e suas principais vantagens, é hora de comparar a fundição de cera perdida com a fundição sob pressão. A tabela abaixo resume sucintamente suas diferenças para lhe dar uma visão mais clara.

Vamos fazer uma comparação mais detalhada com base nas seguintes seções:

Processo de trabalho:

O processo de fundição de investimento começa com a criação de um padrão de cera, que é usado para produzir o produto final desejado. O operador coloca as ceras no fundo do sprue e as mergulha repetidamente em um molde de cerâmica. Uma vez que a cerâmica endurece e toma a forma da peça fundida, o molde é aquecido para derreter a cera. O metal fundido é então derramado na cavidade do molde e, depois que o metal esfria e solidifica, o molde é quebrado para remover a peça fundida.

Por outro lado, a fundição sob pressão envolve a injeção de metal líquido em uma cavidade a alta pressão. Os técnicos usam uma ferramenta de aço endurecido para criar árvores de cavidades que têm a forma dos produtos necessários. O metal fundido é colocado em uma luva e forçado para dentro da cavidade da matriz usando um pistão, aplicando pressão contínua à medida que o metal preenche a matriz. Assim que o metal esfria, o operador remove a árvore e extrai o componente. Normalmente, a peça exigirá usinagem secundária para um acabamento completo.

Seleção de materiais de fundição:

A fundição de investimento é adequada para uma ampla gama de ligas metálicas e funciona bem com metais ferrosos e não ferrosos. Este processo de fundição pode acomodar materiais como aço inoxidável, cobre, alumínio, zinco e muito mais. Ele também permite a fundição de ligas que podem ser difíceis de usinar.

Por outro lado, a fundição sob pressão é ideal para metais não ferrosos, incluindo ligas de alumínio, zinco, cobre, chumbo e magnésio. Portanto, a fundição de cera perdida oferece uma gama mais ampla de opções de materiais em comparação com a fundição sob pressão.

Complexidade do projeto:

Ao comparar a fundição de investimento com a fundição sob pressão, a geometria do projeto desempenha um papel crucial. A fundição de cera perdida pode atingir dimensões mais precisas, componentes de paredes finas e outras geometrias complexas. Essa técnica oferece maior flexibilidade de projeto, permitindo a incorporação de vários recursos de projeto e a fundição de peças complexas.

Embora a fundição sob pressão possa produzir componentes maiores e produzir bons resultados dimensionais, ela não pode oferecer o mesmo nível de complexidade que a fundição de cera perdida.

Tamanho da peça

A fundição de cera perdida acomoda componentes de 0.02 kg até cerca de 100 kg. No entanto, existem algumas limitações quanto ao tamanho das peças para este processo. Isso ocorre devido à necessidade de fechar com segurança o padrão de cera para o jito da ferramenta para garantir imersão repetida na pasta de material refratário.

Por outro lado, a fundição sob pressão pode produzir componentes muito maiores com menos limitações de tamanho. Você pode basicamente obter qualquer tamanho passado com este processo. No entanto, a criação de peças grandes com fundição sob pressão exigirá ferramentas e custos unitários maiores.

Tratamento da superfície

Ao comparar fundição sob pressão com fundição de cera perdida, você verá que o acabamento da superfície em uma fundição de cera perdida é melhor do que com um componente fundido. A tolerância precisa padrão para este processo é IT5-6, e você pode obter até 125 micro acabamentos. Isso reduz ou elimina a necessidade de usinagem secundária.

Os acabamentos das superfícies de fundição sob pressão também são bons o suficiente. No entanto, as peças feitas com este processo exigirão usinagem adicional para alcançar os resultados desejados.

Volume de produção

A fundição de investimento é muito mais adequada para execuções de produção de baixo volume, geralmente menos de 10,000 unidades. Por outro lado, a fundição sob pressão é ideal para projetos de alto volume e produções maiores de mais de 10,000 peças, pois pode produzir entre 100 e 2000 peças por hora. Embora o custo do molde possa ser alto, um molde pode produzir até um milhão de componentes. Além disso, o processo garante excelente repetibilidade e consistência, tornando-o ideal para grandes tiragens.

Tolerância

Tanto a fundição de investimento quanto a fundição sob pressão podem produzir tolerâncias boas e apertadas. No entanto, as capacidades de tolerância de um processo de fundição dependem muito do tipo de material usado e da forma da peça.

A regra geral é que peças menores têm maior precisão dimensional. Portanto, a fundição de investimento oferece mais em tolerâncias apertadas (cerca de +/-0.005 polegadas) quando se trata de componentes menores. No entanto, grandes fundições de investimento geralmente perdem algumas de suas precisões dimensionais. Nesses casos, a fundição sob pressão será a melhor opção para peças grandes porque pode oferecer tolerâncias padrão de +/-0.010 polegada e tolerância de precisão de até +/-0.002 polegada.

Tempo de Ciclo

A fundição de investimento convencional é bastante demorada, exigindo algum trabalho e horas de fundição. Por outro lado, a fundição sob pressão tradicional pode produzir até 3 a 4 disparos por minuto. A fundição multifacetada pode criar mais de 45 disparos por minuto ou até 100 disparos por minuto para componentes menores. Fundições sob pressão são frequentemente produzidas com automação completa, envolvendo pouco ou nenhum envolvimento humano.

Fundição de investimento versus fundição sob pressão: qual é mais econômica?

O volume de produção desempenha um papel importante ao comparar o custo de produção para fundição de investimento versus fundição sob pressão. Se você estiver trabalhando com um grande volume de produção de mais de 10,000 peças, a fundição sob pressão será mais econômica do que a fundição de cera perdida. Como há mais automação com fundição sob pressão, os fabricantes podem produzir mais peças em um curto período.

Por outro lado, a fundição de investimento é muito mais econômica para pequenos volumes de produção de menos de 10,000 peças. Máquinas de fundição sob pressão são mais caras e execuções de baixo volume não podem compensar o custo de fundição sob pressão. A fundição de investimento requer menos maquinário, economizando assim custos de ferramentas. Além disso, as fundições de investimento muitas vezes não precisam de usinagem secundária. Como resultado, você pode economizar ainda mais nos custos de usinagem.

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Conclusão: Fundição sob pressão vs Fundição de cera perdida, qual se adapta melhor às suas necessidades?

Embora a fundição sob pressão e a fundição de investimento sejam técnicas bem estabelecidas, elas são mais adequadas para diferentes aplicações. A escolha do método de fundição dependerá de suas necessidades específicas. Por exemplo, a fundição sob pressão é melhor para criar um grande lote de peças de forma rápida, econômica e com boa consistência. Por outro lado, a fundição de investimento é preferida para produtos menores com recursos complexos ou intrincados.

A fundição sob pressão também é adequada apenas para metais não ferrosos como alumínio, zinco, cobre, etc. No entanto, a fundição de cera perdida será sua melhor escolha se você precisar fazer uma peça de metais ferrosos como aço inoxidável. Geralmente, seus requisitos de fabricação determinarão o melhor processo a ser escolhido.

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