O que é Gravity Die Casting?

A fundição por gravidade é um processo de fundição de metal comumente usado no qual a forma do molde é fornecida por uma matriz e o metal fundido é forçado a entrar na matriz por gravidade, em vez de uma localização externa da matriz (localização positiva). Esse método difere da fundição sob pressão de alta pressão porque o metal fundido é forçado a entrar no molde sob pressão, mas o uso da gravidade é a única maneira de alimentar o material no molde. O molde geralmente é feito de metais duráveis, como aço ou ferro fundido, reutilizável com alta precisão dimensional e alto acabamento superficial. Além disso, essa técnica é muito utilizada na produção de peças de metais não ferrosos, como alumínio, zinco, magnésio e suas ligas. Aquecer o metal até o estado metálico e, em seguida, despejá-lo em um molde permanente pré-aquecido. O metal fundido flui em direção à gravidade e desce até a cavidade do molde, o que faz com que ele seja preenchido. Em seguida, o molde é aberto e a peça fundida é ejetada, que pode precisar ser aparada, usinada ou tratada de outra forma para melhorar a superfície.

Uma das aplicações mais comuns desse processo é a fundição de alumínio por gravidade, porque o alumínio é leve, resistente à corrosão e tem boas propriedades mecânicas. A técnica é amplamente usada em vários setores, incluindo automotivo, aeroespacial, maquinário industrial e bens de consumo, para fabricar peças duráveis e complexas, como peças de motor, carcaças, suportes e similares. Um dos motivos para respeitar a fundição por gravidade é a capacidade de fundir volumes médios a altos de peças de alta qualidade (baixa porosidade) para obter boa resistência mecânica. Embora existam algumas limitações, como custos iniciais de ferramentas mais altos e produtos menos complexos do que outros sistemas de fundição, suas vantagens fazem desse um método adequado e de baixo custo para muitas necessidades de fabricação.

Em essência, a fundição por gravidade é um material preciso, repetível e racional, importante no processo moderno de trabalho com metais.

Índice

Como entender o processo de fundição sob pressão por gravidade?

Essa era uma técnica fácil e eficiente no núcleo da fundição por gravidade. O molde de metal pré-aquecido de aço ou ferro é revestido com um agente desmoldante, pronto para ser fundido, e as peças fundidas são facilmente removidas. Depois que o molde está pronto, o metal derretido, como ligas de alumínio, magnésio ou cobre, é despejado no molde. Para que o metal preencha a cavidade, o molde simplesmente esfria e se solidifica, apenas com a ação da gravidade.

Depois disso, o molde é aberto e a peça fundida é removida. Caso contrário, o excesso de material remanescente, seja ele o sistema de porta ou canal ou alguma outra parte, é cortado, e a fundição pode ser finalizada por usinagem ou de outras formas. Em comparação com a fundição em areia, os moldes nos quais as peças fundidas são produzidas com areia são usados apenas uma vez. O componente que está sendo fundido em um molde por gravidade é significativamente aprimorado em termos de eficiência de produção e consistência do produto porque os moldes de metal na fundição por gravidade podem ser reutilizados.

Várias opções de acabamento de superfície para fundição sob pressão por gravidade

Outra das vantagens da fundição por gravidade é que ela permite peças com acabamentos de superfície lisos e consistentes diretamente do molde. No entanto, outras técnicas de acabamento de superfície, dependendo dos requisitos funcionais e estéticos do produto final, podem ser adicionadas ao processo de acabamento para melhorar a aparência e a durabilidade ou preparar a peça para outros processos, como pintura ou galvanização. Os acabamentos de superfície usados com mais frequência em peças fundidas por gravidade estão listados abaixo:

1. Acabamento como fundido

É a superfície natural resultante diretamente do processo de fundição. No entanto, se for preparada adequadamente e as condições do processo forem ótimas, a fundição por gravidade pode produzir uma superfície bastante lisa em comparação com a fundição em areia. Componentes internos ou peças para as quais a aparência não é crítica geralmente são aceitos como superfícies fundidas.

2. Jateamento com granalha / jateamento com granalha

Isso forma o jateamento com granalha, que impulsiona pequenos grânulos de aço ou cerâmica na superfície da fundição para remover incrustações, rebarbas ou quaisquer resíduos. Esse processo produz uma textura fosca uniforme na superfície, além de limpá-la melhor e ser muito adequado para peças que passam por acabamento, como revestimento em pó ou pintura. 

3. Polimento

A remoção mecânica de pequenas imperfeições é usada no polimento para melhorar a suavidade e o brilho da superfície. Especialmente em peças estéticas e onde é necessário um atrito menor. O polimento pode ser um polimento básico, manual ou automatizado, ou incluir um acabamento espelhado.

4. Revestimento em pó

No revestimento em pó, o pó é aplicado na superfície da fundição e curado sob calor, formando uma camada dura e protetora. A excelente resistência à corrosão, ao impacto e aos raios UV o tornou adequado para componentes automotivos e componentes externos produzidos em fundição de alumínio por gravidade.

5. Anodização

As peças de alumínio fundidas por gravidade têm muitos motivos para escolher a anodização. A superfície é engrossada por uma camada de óxido natural eletroquimicamente, o que melhora a resistência à corrosão e permite a personalização da cor. As superfícies anodizadas são duráveis, as cores não cansam e têm uma aparência elegante e profissional.

6. Usinagem de superfícies de precisão

Em muitos casos, as peças fundidas por gravidade são, pelo menos parcialmente, usinadas após a fundição, especialmente para obter tolerâncias exatas ou tornar lisas as superfícies críticas. A usinagem CNC é utilizada para refinar faces planas e roscas, além de áreas de vedação em que a necessidade de precisão está além da capacidade da própria matriz.

7. Pintura e revestimento

As peças que exigem marca, codificação de cores ou proteção podem ser feitas em qualquer um dos métodos usados na pintura úmida convencional. A aplicação de revestimentos de tinta geralmente é feita manualmente ou por meio de linhas de pulverização automatizadas, frequentemente após a limpeza da superfície ou a aplicação de primer.

8. Cromação / Tratamentos químicos

Revestimentos de cromagem ou conversão química podem ser aplicados para aumentar a proteção contra corrosão e melhorar a adesão da tinta. A película protetora passiva produzida por esses tratamentos tem pouca influência nas dimensões, mas protege a superfície do alumínio.

Vantagens da fundição sob pressão por gravidade

As propriedades mecânicas superiores são um dos principais motivos pelos quais os fabricantes preferem a fundição por gravidade. Como resultado, as peças fundidas produzidas por esse processo tendem a ter menos bolsas de ar, ou porosidades, e, portanto, componentes mais fortes e confiáveis.

Outros benefícios importantes incluem:

  • Alta precisão dimensional: A fundição por gravidade mantém tolerâncias rígidas e detalhes finos nas peças que estão sendo fabricadas.
  • Acabamento da superfície lisa: Como os moldes de metal resultam em um melhor acabamento de superfície, o pós-processamento é reduzido.
  • Repetibilidade: Os moldes podem ser reutilizados, de modo que os fabricantes podem criar grandes quantidades com o mesmo nível de qualidade.
  • Eficiência do material: O desperdício de metal é minimizado, desde que sejam empregados projetos adequados de passagem e alimentação.

A fundição de alumínio por gravidade é a opção mais utilizada até hoje pelo setor que busca produzir peças leves, fortes e resistentes à corrosão.

Fundição de alumínio por gravidade?

Fundição sob pressão por gravidade de ligas de alumínio é um método no qual um molde de metal (ou matriz) de fundição por gravidade é preenchido com liga de alumínio fundido apenas sob a força da gravidade. Em geral, essas matrizes são feitas de aço ou ferro fundido devido à sua resistência ao desgaste e capacidade de suportar uma série de ciclos de calor. A característica que define esse processo é sua simplicidade, pois não há pressão externa para empurrar o metal para dentro do molde. Em vez disso, o fluxo é controlado apenas pela gravidade.

A fundição de alumínio por gravidade é um dos benefícios que minimizam os defeitos internos. O aprisionamento de ar é minimizado, o que, por sua vez, minimiza a porosidade porque o molde se enche muito lenta e naturalmente. Isso resulta em componentes fundidos com melhor integridade e desempenho, além de maior resistência. Portanto, esse método é amplamente preferido entre os fabricantes para a produção de peças de boa qualidade e com engenharia de precisão.

Ligas de alumínio comuns usadas na fundição sob pressão por gravidade

A escolha da liga adequada é fundamental para a fundição de alumínio por gravidade. Cada uma das várias ligas foi projetada para diversas características, dependendo da aplicação. Uma análise dessas ligas de alumínio comumente usadas pode ser feita de acordo com sua composição, propriedades mecânicas e aplicações industriais, como segue.

Liga metálicaComposiçãoPropriedades notáveisAplicativos
A356Alumínio-SilícioAlta resistência, boa ductilidade, excelente comportamento de usinagemPeças do motor, carcaças de bombas e suportes
A380Alumínio-SilícioBoas características de fluxo, estanque à pressão, versátilCaixas de transmissão, carcaças e componentes do motor
A413Alumínio-SilícioGrande resistência à pressão, usinável, força moderadaBombas, corpos de válvulas e componentes hidráulicos
B390Alumínio-cobreDureza superior, alta resistência ao desgaste, ductilidade limitadaPistões, componentes de motor de alto desempenho
C355Alumínio-cobreTenacidade, resistência à corrosão e boa soldabilidadePeças do chassi, elementos estruturais
AM508Alumínio e magnésioDurável, excelente capacidade de soldagem, boa resistênciaAcessórios para aeronaves, estruturas de transporte
AM6061Alumínio e magnésioForça equilibrada e resistência à corrosão, boa conformabilidadeExtrusões, suportes e estruturas de construção
ZA8Alumínio-ZincoPrecisão dimensional, bom acabamento de superfície, resistênciaPeças fundidas de precisão, caixas eletrônicas
K-AlloyAl-Si-Cu-MgExcepcional resistência à corrosão, alta resistência mecânicaEquipamentos marítimos, aplicações externas
Al-Si hipereutéticoAlumínio-SilícioAlta dureza, resistência superior ao desgaste e força confiávelPistões, camisas, componentes de desempenho

Esta tabela fornece uma comparação simples, lado a lado, dos vários métodos de fundição em termos de vários fatores importantes. Ela dá aos fabricantes uma ideia de qual método de fundição é mais adequado para atender às suas necessidades.

Aplicações da fundição por gravidade

Como a fundição por gravidade tem a vantagem de ser adaptável e econômica, além da capacidade de produzir peças de boa qualidade, ela tem sido amplamente utilizada em muitos setores. Isso se deve à sua confiabilidade e eficiência, a ponto de poder ser usada para a fabricação de lotes pequenos e grandes de componentes duráveis, precisos e consistentes. Algumas das aplicações mais comuns da fundição por gravidade são as seguintes.

Setor automotivo

Várias aplicações de fundição por gravidade são encontradas no campo automotivo, entre elas a fundição por gravidade de peças críticas do motor, como blocos de motor, cabeçotes de cilindro, componentes de suspensão, etc., e carcaças de transmissão. Componentes leves, mas fortes, podem ser criados usando a fundição por gravidade de alumínio com uma excelente relação resistência/peso. Além disso, ele é utilizado para fabricar peças, que incluem carcaças de caixas de câmbio de automóveis, peças de freio e coletores de admissão de automóveis, porque oferecem extrema durabilidade e resistência química ao calor e ao desgaste, que são partes importantes do uso de automóveis.

Aeroespacial

O processo de fundição por gravidade é um processo importante para o setor aeroespacial produzir peças de baixa densidade, mas estruturalmente sólidas, que devem ser seguras e ter o desempenho que o projeto e as aplicações futuras permitirem. Shelton reitera que, como a maioria das peças fundidas por gravidade, a precisão e a durabilidade do produto, como suportes de aeronaves, peças do trem de pouso e seções da fuselagem, são importantes. Devido à necessidade de um material leve, mas sem perder a resistência, a fundição de alumínio por gravidade é apropriada para aplicações aeroespaciais.

Maquinário industrial

O método de fundição por gravidade é usado na produção de componentes duráveis e de alta resistência para maquinário industrial, por exemplo, em carcaças de bombas, carcaças de engrenagens ou suportes. Como essas peças precisam resistir a altas pressões, estresse mecânico e condições operacionais adversas, a fundição por gravidade consegue isso produzindo componentes robustos e de baixa porosidade. Por exemplo, as peças são usadas em máquinas de mineração e equipamentos agrícolas, bem como em motores para serviços pesados.

Produtos de consumo

A fundição por gravidade também é benéfica para o setor de produtos de consumo, ou seja, utensílios de cozinha, luminárias e ferragens decorativas. Por exemplo, a fundição por gravidade é usada para produzir itens como frigideiras de alumínio fundido, pias de cozinha e suportes de iluminação, pois permite obter bons acabamentos de superfície e estabilidade na forma da fundição.

Peças artísticas e componentes arquitetônicos, como estátuas, painéis decorativos e ferragens para portas e janelas, também são fabricados pelo processo de fundição por gravidade. A versatilidade da fundição por gravidade significa que ela é um processo essencial em uma ampla gama de setores, combinando boa economia com bom desempenho.

Materiais usados na fundição sob pressão por gravidade

Um processo de fundição muito versátil é a fundição por gravidade, que pode ser usada para fundir em uma ampla variedade de materiais. A parte crucial é a seleção adequada do material, pois a resistência e o desempenho do produto final dependem diretamente disso. As ligas de alumínio, zinco, cobre e magnésio são os materiais mais comuns usados na fundição por gravidade, mas outros tipos de metais e ligas podem ser usados com base nos requisitos da peça a ser produzida.

1. Ligas de alumínio

As ligas de alumínio são, de longe, os materiais mais usados na fundição por gravidade devido à sua excelente relação resistência/peso, à sua excelente resistência à corrosão e às propriedades de fundição. Normalmente, elas encontram aplicações nos setores automotivo, aeroespacial e de maquinário industrial.

Algumas das principais ligas de alumínio incluem:

  • A356: O A356 tem boa resistência, ductilidade e excelente usinabilidade, e é amplamente aplicado ao bloco do motor, à carcaça e ao suporte usados nas áreas automotiva e aeroespacial.
  • A380: Essa liga tem excelente fluidez, estanqueidade à pressão e resistência moderada. Em geral, o ferro é amplamente utilizado na fabricação de blocos de motor, carcaças e elementos de transmissão.
  • A413: Se encontrado, boa usinabilidade e uma liga de alta resistência com boa estanqueidade à pressão; isso às vezes é encontrado em cilindros hidráulicos, válvulas e bombas.

A alta eficiência da fundição de alumínio por gravidade se deve principalmente à combinação de propriedades de leveza e resistência mecânica.

2. Ligas de zinco

As ligas de zinco são usadas com frequência na fundição por gravidade porque são comuns peças que precisam de boa resistência, dureza e resistência à corrosão com um peso leve. O zinco é um material relativamente barato, que tem uma fluidez muito boa e permite a realização de moldagem e detalhamento complexos.

As ligas de zinco comumente usadas incluem:

  • ZA8: Tem alta resistência, ductilidade moderada e boa estabilidade dimensional. É frequentemente usado na produção de peças fundidas sob pressão com tolerâncias estreitas.
  • Zamak: Esse é um grupo de ligas de zinco, especialmente popular para peças automotivas, ferragens e fundições decorativas por sua boa resistência à corrosão e capacidade de fundição.

A fundição de zinco por gravidade é usada com frequência em aplicações duráveis que exigem tolerâncias rígidas em hardware, caixas eletrônicas e produtos de consumo em geral.

3. Ligas de magnésio

As ligas de magnésio são leves e têm alta resistência e, portanto, são adequadas para aplicações com redução de peso. Um dos usos mais populares da fundição de magnésio por gravidade é no setor automotivo e aeroespacial para peças estruturais leves.

As principais ligas de magnésio usadas na fundição sob pressão por gravidade são:

  • AM60: A resistência e a tenacidade dessa liga de magnésio são altas e ela solda com facilidade; essas ligas têm sido usadas em componentes estruturais e peças automotivas.
  • AZ91D: O AZ91D é conhecido por sua boa resistência à corrosão e pela relação resistência/peso, sendo usado em aplicações aeroespaciais, incluindo suportes e carcaças.

O magnésio é especialmente valioso em setores como o aeroespacial ou o automotivo, devido à sua alta relação resistência/peso, que permite a redução de peso em contextos de ausência de perda de desempenho.

4. Ligas de cobre

A fundição por gravidade é usada para ligas de cobre com alta resistência, resistência ao desgaste e excelente condutividade térmica. As peças que precisam resistir a altas temperaturas e ao desgaste geralmente são feitas de cobre em várias formas de liga, como as ligas à base de cobre, latões e bronzes.

As ligas de cobre comumente usadas:

  • C356: Essa liga é usada para peças que precisam de alta resistência e resistência ao desgaste, como anéis de pistão, peças de motor e maquinário industrial.
  • C443: É uma liga de latão, geralmente para resistência à corrosão e força, em aplicações marítimas ou automotivas.

O apreço pela capacidade das ligas de cobre de resistir a ambientes extremamente adversos, como altas temperaturas, levou ao seu uso em áreas como motores marítimos, trocadores de calor e aparelhos elétricos, como comentaristas.

5. Outras ligas

As outras ligas especiais podem, de acordo com as propriedades desejadas do produto final, ser usadas na fundição por gravidade, além dos materiais mais comuns. Alguns deles incluem:

  • Ligas de chumbo: Em aplicações em que a alta densidade é necessária, a folha é usada em aplicações que envolvem contrapesos e blindagem.
  • Ligas de estanho: Usado para fabricar peças pequenas, pequenas e precisas usadas na fabricação de eletrônicos e itens decorativos.

Esses materiais são escolhidos com base em suas propriedades, que variam desde a resistência à corrosão até a condutividade térmica, a densidade e outras. O uso da fundição por gravidade permite o uso de uma variedade de materiais para fabricar propriedades personalizadas no produto.

Inovações em fundição sob pressão por gravidade

O aprimoramento adicional do processo de fundição por gravidade deveu-se aos recentes avanços em software de simulação, automação e projeto de molde fundido. Agora, os engenheiros podem simular o fluxo e a solidificação do metal fundido e, assim, otimizar o projeto do molde e evitar defeitos.

Isso também depende da automação. No entanto, o derramamento de metal, a extração de peças fundidas, bem como as etapas básicas de pós-processamento para os braços robóticos são frequentemente usados. As inovações reduzem os custos de mão de obra e também garantem a segurança no local de trabalho. Na fundição de alumínio por gravidade, desenvolvimentos como assistência a vácuo e revestimentos de molde aprimorados também foram capazes de reduzir a porosidade e aumentar a vida útil do molde.

Impacto ambiental e sustentabilidade

Nesta era em que a sustentabilidade está ganhando terreno, a fundição por gravidade acaba sendo relativamente ecológica. Se os moldes forem reutilizados, isso também resultará em menos desperdício, e a sucata de metal usada geralmente será reciclada e reutilizada no processo.

Além disso, o alumínio, um dos materiais mais amplamente utilizados na fundição de alumínio por gravidade, é altamente reciclável. Por fim, o processo utiliza menos energia do que outros métodos de fabricação, especialmente quando a tecnologia é otimizada por fornos modernos e sistemas de controle de processo.

Fundição sob pressão por gravidade vs. outros métodos de fundição

Embora a fundição por gravidade seja uma técnica amplamente utilizada, ela não é o único método para a criação de peças metálicas. Os diferentes métodos de fundição têm várias vantagens para o fabricante, dependendo da necessidade. Em comparação com outros métodos de fundição, que incluem fundição em areia, fundição de alta pressão, fundição de investimento e fundição de baixa pressão, a fundição por gravidade permite que o fabricante tome uma decisão informada sobre qual tipo de fundição é mais adequado para suas necessidades específicas. 

Fundição sob pressão por gravidade vs. fundição em areia

Há uma grande diferença entre o material do molde da fundição por gravidade e da fundição em areia. Na fundição por gravidade, os moldes permanentes geralmente são de aço ou fundidos, e os moldes de fundição em areia são descartáveis. Como resultado, isso leva a algumas diferenças importantes no acabamento da superfície e na precisão dimensional.

O acabamento da superfície é mais suave do que o das fundições em areia e é muito mais uniforme. Além disso, a consistência dimensional é melhor. No entanto, o processo de fundição em areia é mais flexível se as formas forem maiores ou mais complexas. Além disso, a fundição em areia tem custos iniciais de ferramental mais baixos e, portanto, é mais econômica para a produção de pequenas quantidades ou peças grandes. A fundição por gravidade é menos dispendiosa para a produção de peças de médio a alto volume e oferece melhor qualidade e consistência para a peça.

Fundição sob pressão vs. fundição por gravidade.

A maneira como o metal fundido é introduzido no molde é uma das principais diferenças entre a fundição sob pressão de alta pressão e a fundição sob pressão por gravidade. A fundição por gravidade é um tipo de ferro fundido que permite que o metal fundido entre na cavidade do molde devido à força da gravidade, o que resulta em um processo de enchimento mais lento e controlado. Isso mantém a porosidade baixa e fortalece e melhora a confiabilidade das peças.

No entanto, a fundição sob pressão requer pressão hidráulica para empurrar o metal fundido para dentro da cavidade do molde em uma velocidade muito maior. Embora seja rápida para produzir formas complexas, ela é mais suscetível a uma maior porosidade no produto final. Por esse motivo, a fundição sob pressão por gravidade é usada principalmente quando a resistência mecânica e a baixa porosidade são necessárias, por exemplo, em componentes automotivos e peças estruturais. Embora mais rápida, a fundição sob pressão de alta pressão pode ser mais adequada para peças em que os detalhes são pequenos e a velocidade é crítica.

Fundição por gravidade vs. fundição por cera perdida 

Outra forma que se destaca da fundição por gravidade é a fundição de investimento ou fundição por cera perdida. A fundição por cera perdida é um dos processos mais precisos e requer a criação de uma versão em cera da peça, o revestimento desse molde de cera com um revestimento de cerâmica e, em seguida, a fusão da cera e a criação de um molde. No entanto, peças tão detalhadas e de alta qualidade só são obtidas por meio desse processo, razão pela qual ele é muito adequado para setores que dependem muito de peças, como o aeroespacial, de dispositivos médicos e de joias.

No entanto, embora a fundição por investimento seja bastante complicada e demande prazos de entrega mais longos, ela é mais cara. No entanto, ao contrário da fundição por gravidade, a fundição por gravidade é mais rápida e mais barata, especialmente para peças que não exigem o mesmo nível de detalhes intrincados. A fundição por cera perdida é conhecida por sua precisão e acabamento de superfície, mas a fundição por gravidade utiliza uma solução menos dispendiosa para a produção de peças funcionais com boas propriedades mecânicas em volumes de produção médios a altos.

Fundição sob pressão de baixa pressão vs. fundição sob pressão por gravidade

Outra técnica que se baseia na fundição sob pressão por gravidade é a fundição sob pressão de baixa pressão, que usa pressão controlada para pressurizar o molde com metal fundido. Isso leva a um preenchimento mais uniforme e a uma maior densidade do material, o que pode melhorar alguns defeitos potencialmente problemáticos, como vazios e porosidade.

Na fundição sob pressão por gravidade, o custo do equipamento e dos moldes é menor do que o da fundição sob pressão de baixa pressão, mas as peças resultantes são menos boas, com imperfeições de material e defeitos produzidos. É mais complexo do que o sistema atual de baixa pressão, mas se presta à produção de maior volume e qualidade a um custo menor do que todos os sistemas atuais de baixa pressão. Como o fluxo de metal é um pouco menos controlável, a fundição por gravidade (ou fundição sob baixa pressão) ainda é uma forma mais convencional e econômica de produzir componentes de média complexidade, como peças de motores automotivos e componentes estruturais na maioria dos setores. 

Tabela de comparação: Fundição sob pressão por gravidade vs. outros métodos de fundição

RecursoFundição sob pressão por gravidadeFundição em areiaFundição sob pressãoFundição por revestimentoFundição sob pressão de baixa pressão
Tipo de moldeMolde metálico permanente (aço ou ferro)Moldes de areia descartáveisMolde metálico permanenteMolde de cera descartável, casca de cerâmicaMolde metálico permanente
Método de enchimentoAlimentado por gravidadeAlimentado por gravidadeInjeção de pressão em alta velocidadeAlimentado por gravidade ou injetado a baixa pressãoAlimentado por pressão a partir de baixo
Acabamento da superfícieAcabamento suave e consistenteRústico, geralmente requer pós-processamentoBom acabamento superficial, mas pode apresentar porosidadeExcelente acabamento e detalhes da superfícieBom acabamento de superfície, uniforme
Precisão dimensionalAlta precisão, baixas variações de tolerânciaMenor precisão, maior variaçãoAlta precisão, mas pode ser afetado por bolsas de arExtremamente preciso, ideal para detalhes finosAlta precisão, melhor densidade do material
PorosidadeDefeitos internos baixos e mínimosMaior, devido à natureza porosa do molde de areiaMaior, devido ao ar preso durante a injeçãoBaixo, devido à precisão do processoBaixo, melhor controle de enchimento
Velocidade de produçãoModerado, adequado para volumes médios a altosLento, melhor para lotes pequenosRápido, adequado para produção em massa de alta velocidadeLento, melhor para peças complexas e de baixo volumeModerado, mais rápido do que a fundição sob pressão por gravidade
CustoCusto moderado de ferramentas, econômico para grandes volumesBaixo custo de ferramentas, maior custo por peça para pequenas tiragensAlto custo de ferramentas, econômico para grandes volumesAltos custos de ferramentas e configuração, adequados para baixo volumeAlto custo de ferramentas, mas melhor eficiência do material
Flexibilidade do materialPrincipalmente alumínio, mas também zinco, cobre e magnésioAmpla gama de metais, mas limitada pelo molde de areiaPrincipalmente alumínio, zinco e magnésioAdequado para uma ampla gama de metais (ligas)Principalmente alumínio e outros metais
Aplicações típicasPeças automotivas, blocos de motor, carcaçasPeças grandes, formas complexas, tiragens de baixo volumePeças complexas e de paredes finas, componentes automotivosAeroespacial, dispositivos médicos, peças complexasAutomotivo, aeroespacial e componentes com geometria complexa
Volume de produçãoVolume médio a altoVolume baixo a médioAlto volume, produção em massaProjetos complexos e de baixo volumeAlto volume, qualidade consistente

Limitações da fundição sob pressão por gravidade

A fundição sob pressão por gravidade tem algumas limitações, mas também tem várias vantagens, como boa precisão dimensional, bom acabamento superficial, boa resistência mecânica etc. Para selecionar o processo de fabricação correto para uma aplicação específica, é preciso entender essas desvantagens.

1. Alto custo inicial de ferramental

O custo da matriz (molde) é a principal desvantagem da fundição por gravidade. O custo das ferramentas pode ser substancial, pois o processo usa moldes permanentes de metal (geralmente aço ou ferro fundido). Como a fundição por gravidade só é econômica para produção de médio a alto volume, geralmente é feita apenas dessa forma. A fundição em areia pode ser o processo mais caro para baixos volumes de produção.

2. Complexidade limitada do projeto

Entretanto, formas extremamente complexas ou com características internas complexas são menos adequadas para serem fabricadas pelo processo de fundição sob pressão por gravidade. Como o metal fundido não flui para dentro do molde sob nenhuma pressão aplicada a ele além da da gravidade, ele pode não ser capaz de preencher muito bem cavidades muito finas ou profundas no molde. Rebaixos, furos finos ou paredes extremamente finas são características mais difíceis de obter em comparação com a fundição de investimento ou a fundição de alta pressão.

3. Tempo de resfriamento mais longo

Enquanto os tempos de resfriamento e solidificação na fundição sob pressão de alta pressão podem ser bem curtos, os tempos de resfriamento e solidificação na fundição sob pressão por gravidade podem ser mais longos. Portanto, isso pode reduzir o tempo total do ciclo e a taxa de produção. Quando se trata de aplicações de fabricação mais rápidas e de alta velocidade, essa pode não ser a melhor opção.

4. Compatibilidade limitada de materiais

Embora a fundição por gravidade possa ser usada com todos os metais não ferrosos, ela é mais eficaz com o alumínio e menos eficaz com ligas de zinco e magnésio. No entanto, os altos pontos de fusão de materiais ferrosos, como aço ou ferro, os tornam inadequados para esse tipo de fundição porque o ponto de fusão enfraquece o molde e reduz sua vida útil. Como consequência, a gama de aplicações de fundição por gravidade é limitada.

5. Desgaste e manutenção de moldes

Os moldes de metal usados na fundição por gravidade sofrem desgaste e fadiga térmica com o tempo, pois são aquecidos e resfriados repetidamente. Isso causa a degradação das superfícies do molde e pode resultar em componentes defeituosos se a manutenção não for realizada corretamente. A manutenção regular do molde e sua eventual substituição acarretam custos operacionais.

6. Operação manual ou semi-automatizada

Entretanto, a fundição por gravidade é menos automatizada do que outros métodos de fundição, como a fundição por alta pressão. O derramamento manual ou semiautomático de metal fundido no molde pode ser feito com base na variabilidade da qualidade e na redução da dependência da mão de obra. Também é menos eficiente em ambientes de alto volume com produção totalmente automatizada

Conclusão 

A fundição por gravidade é um importante processo de fabricação. Essa técnica consiste em usar a gravidade para carregar os moldes com metal fundido e obter peças confiáveis e de alta qualidade com excelente acabamento de superfície e propriedades mecânicas. Ela é única, especialmente nos setores automotivo, aeroespacial e de maquinário industrial, onde a resistência, a consistência e a durabilidade não podem ser comprometidas. O processo pode ser aplicado para fundição de alumínio por gravidade ou fundição básica de alumínio por gravidade e pode fornecer ao fabricante com um meio econômico e eficiente de fundição de alumínio por gravidade para faixas de volume de produção de médio a alto. A fundição por gravidade continua sendo um método simples usado por muitos anos devido à sua combinação de simplicidade e desempenho.

Um dos principais pontos positivos desse processo é que ele é versátil. Ele pode processar todos os tipos de metais não ferrosos, sendo a fundição por gravidade de alumínio a mais popular, porque o alumínio é leve, resistente à corrosão e reciclável. Melhor precisão dimensional e repetibilidade porque a fundição por gravidade usa moldes de metal permanentes, o que também ajuda a garantir que cada peça atenda aos padrões do setor. Atualmente, o processo de fundição por gravidade evoluiu para satisfazer a crescente necessidade dos setores por soluções boas, fortes e leves. Esse método tem a garantia de ser durável, econômico e produzir produtos consistentes para uso na fabricação de componentes do motor, peças de maquinário ou elementos estruturais.

Perguntas frequentes

1. Qual é a grande diferença entre a fundição sob pressão por gravidade e a fundição sob pressão de alta pressão?

A fundição por gravidade usa apenas a gravidade para preencher o molde, enquanto a fundição por alta pressão usa a pressão hidráulica. Embora seja mais lenta devido ao maior número de etapas, a fundição por gravidade produz peças mais densas e confiáveis.

2. Por que o alumínio é comumente usado para fundição por gravidade?

De acordo com o documento Aluminum for Swordfish Applicability to Casting Technology (também conhecido como este guia), o alumínio é leve, resistente à corrosão e tem excelente condutividade térmica, o que significa que é adequado para aplicações de fundição sob pressão por gravidade nos setores automotivo e aeroespacial.

3. A fundição por gravidade é adequada para a produção de pequenos lotes?

A fundição por gravidade é mais bem-sucedida para produção de médio a alto volume devido ao custo dos moldes permanentes. A fundição em areia geralmente é mais econômica do que para pequenos lotes.

4. Qual é a condição ambiental da fundição por gravidade?

É um item bastante ecológico, pois não requer o uso de materiais muito poluentes, como o plástico. Os processos modernos usam muito menos energia, além de reduzir o desperdício com seus moldes reutilizáveis.

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