Fundição sob pressão

Metal injetado em uma matriz de aço a alta pressão

A fundição sob pressão injeta metal fundido em alta velocidade e alta pressão em um molde de aço temperado, chamado matriz, e o abre segundos depois. Carcaças de notebooks e celulares, caixas de câmbio de carros e maçanetas de porta são feitas assim. É a forma mais rápida de fazer grandes quantidades de peças metálicas precisas e de paredes finas.

Foto: Gabeincal, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Fundição sob pressão · máquina de câmara fria na injeçãoA figura mostra a matriz fechada no momento da injeção; os números circulados correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Feche e trave a matriz. A metade móvel da matriz é empurrada contra a metade fixa e mantida por um travamento hidráulico. A força de fechamento é normalmente de centenas a milhares de toneladas, então a matriz continua fechada sob pressão.
Encha a câmara de injeção. Uma dose medida de metal fundido, geralmente alumínio, é despejada na câmara de injeção (um tubo de aço que leva à matriz). Esta é a máquina de câmara fria; para o zinco, uma máquina de câmara quente mantém a bomba mergulhada no metal fundido.
Injete. O êmbolo (um pistão hidráulico) dispara o metal para dentro da cavidade em uma fração de segundo, e depois continua empurrando em alta pressão, muitas vezes várias centenas de bar, para compactar o metal enquanto ele encolhe.
Esfrie na matriz. A água que flui por canais no aço retira o calor rapidamente. Peças finas ficam sólidas em segundos.
Abra, ejete e apare. A metade móvel recua e pinos extratores (hastes de aço) empurram a peça fundida para fora, normalmente para a garra de um robô. Os canais, o resto chamado biscoito e a rebarba fina (metal espremido na linha de partição) são aparados em uma prensa.

Dados-chave

Materiais: Ligas de alumínio, zinco e magnésio; algum latão. Não aço, que é quente demais para a matriz
Peças típicas: Carcaças de motor e de câmbio, carcaças de notebooks e celulares, corpos de ferramentas elétricas, maçanetas, torneiras, carrinhos de brinquedo
Tamanho da peça: De alguns gramas (peças de zinco) a subestruturas inteiras de carro de cerca de 50 a 100 kg nas maiores máquinas
Precisão: Cerca de ±0,05 a ±0,2 mm em detalhes pequenos
Acabamento superficial: Lisa: Ra (rugosidade média) cerca de 1 a 2,5 µm, pronta para pintar ou galvanizar
Tamanho de lote adequado: De dezenas de milhares a milhões de peças
Custo de ferramental e máquinas: Matrizes de dezenas de milhares a mais de um milhão de dólares; máquinas de centenas de milhares a milhões
Velocidade: De segundos a cerca de dois minutos por injeção, conforme o tamanho da peça

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Ciclos muito rápidos, ideais para a produção em massa
Paredes finas, muitas vezes de 1 a 3 mm, e detalhes finos
Precisa e lisa, exigindo pouca usinagem
As peças podem incluir ressaltos, nervuras e letras em uma única injeção

Limites

As matrizes são muito caras, então pequenos lotes não compensam
Limitada a metais de ponto de fusão mais baixo, como alumínio, zinco e magnésio
O ar aprisionado deixa minúsculos poros, então a maioria das peças não pode ser tratada termicamente nem soldada com facilidade
Prazo longo, muitas vezes meses, para projetar e construir uma matriz

Onde é usado

AutomotivoCarcaças de câmbio e de motor, suportes, grandes peças fundidas de carroceria em uma só peça
EletrônicaCarcaças de notebooks e celulares, dissipadores de calor, carcaças de conectores
Bens de consumoCorpos de ferramentas elétricas, peças de eletrodomésticos de cozinha, carrinhos de brinquedo
Ferragens de construçãoMaçanetas, fechaduras, torneiras (muitas vezes de zinco, depois galvanizadas)
IluminaçãoCarcaças de postes de iluminação, dissipadores de calor de LED

Como reconhecê-lo

Superfícies lisas e uniformes e detalhes nítidos, muitas vezes pintadas ou cromadas.
Pequenas marcas redondas, levemente salientes ou rebaixadas, onde os pinos extratores empurraram a peça para fora.
Uma linha fina aparada na linha de partição, às vezes com minúsculos restos de rebarba.
Paredes finas reforçadas por nervuras e ressaltos redondos (pinos) para parafusos.

Compare com

Fundição em molde permanente1.3também é um molde de aço reutilizável, mas preenchido por gravidade, então é mais lenta e exige paredes mais grossas, com ferramental mais barato.Fundição semissólida1.7injeta um metal pastoso, parcialmente sólido, em vez de líquido, dando menos poros e peças mais resistentes.Moldagem por injeção2.1a mesma ideia para plásticos, em temperaturas muito mais baixas.

Assista

RCM Industries, Inc. · O ciclo completo explicado por um fundidor sob pressão

Pedeo Hogedrukgieterij · Uma célula de fundição de alumínio em produção: vazamento, injeção e ejeção

DyCast Specialties Corporation · Fundição de zinco em câmara quente de pequenas peças, de perto

Bühler Group · Uma máquina gigante que funde grandes seções de carroceria de carros em uma única injeção

Veja fotos reais

Wikipedia: Fundição sob pressão — máquinas de câmara quente e fria, fotos de ferramental aberto e de uma célula em funcionamento
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

O metal é forçado a entrar em alta pressão, não vazado por gravidade.
Matrizes de aço caras só compensam em altos volumes.
Peças rápidas, precisas e de paredes finas, principalmente de alumínio, zinco e magnésio.