Fundição Sob Pressão

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Fundição sob pressão
Fundição sob pressão em cãmara fria
Parâmetros de Processo
Processo de fundição sob pressão à vácuo
Processos a Baixa Pressão
Disciplina: Processos de fundição
Processos de Fundição Sob Pressão
1: Introdução:
Princípio, classificação e potencialidades do processo.
2. Fundição sob pressão em cãmara quente
Fundição sob Pressão
Princípio do Processo
Processo que utiliza um molde metálico estacionário (MATRIZ) no qual o metal líquido é introduzido usando altas pressões.
Classificação dos Processos
Classificados em função do tipo de equipamento utilizado
Câmara Quente
Câmara Fria
Placa Móvel
Ejetores
Ataque
Placa Fixa
Matriz
Pistão
Peça
Câmara de Injeção
Potencialidades do Processo
Peças Complexas
Peças “NET SHAPE”
O processo permite obter:
Peças com seções muito finas ( 0,2mm).
Reprodução de detalhes finos.
Elevada precisão dimensional
Excelente acabamento superficial
Altas Produtividades.
Adequado para automação.
Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
Pistão
Bocal
Pescoço de ganso
Cilindro hidráulico
Forno
Semi-molde ejetor
Semi-molde fixo
O sistema de injeção encontra-se mergulhado no metal líquido	e o arranjo permite o enchimento do molde em curto tempo com baixa perda de temperatura do metal.
Utilizado para ligas com baixos pontos de fusão:
Mg – Zn – Sn - Pb
Peças de até 23Kg
Ligas de Al em dispositivos sem êmbolo à base de ar comprimido.
Características Gerais
Principais componentes de uma Máquina de Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
Acumulador
Pistão
Placas
Matriz
Pescoço de Ganso
Bico
Sistema de Fechamento
Sistema de canais no processo de Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
Sistemas de Injeção do Tipo Câmara Quente
à base de êmbolo.
por imersão à base de ar comprimido.
à base de ar comprimido com válvula submergida.
para ligas de Mg.
Parâmetros de Processamento:
Pressão de Injeção = 50 a 130 Kg/cm2.
A quantidade de metal varia de acordo com o tamanho do colo de cisne (pescoço de ganso).
Produtividade	=	50 a 500 tiros/hora.
Máquina Especiais de Alta Produção =	2000 a 5000 tiros/h.
Fundição Sob Pressão em Câmara Quente
Materiais Utilizados no Equipamento:
COLO DE CISNE
Ferro Fundido Cinzento ou Nodular - Aço
A escolha do material depende do tipo de metal, da pressão de operação e do custo.
CAMISA e BICO
Aço H13 – Aço Ligado Nitretado ou Aço Inox
Peças sujeitas ao calor, atrito e pressão mecânica.
Uma camisa pode durar até 2000h de trabalho.
PISTÃO	Ferro Fundido Cinzento
Seqüência
Operacional:
Fechamento do Molde
Fixação da Tubulação de Injeção
Injeção
Retrocesso do Êmbolo
Separação do Bico de Injeção
Abertura do Molde
Extração dos Machos
Extração das Peças
Fundição Sob Pressão em Câmara Fria
Características Gerais
O sistema de injeção não fica	mergulhado no metal líquido.
Cada vez mais utilizado em função das exigências crescentes quanto a qualidade das peças injetadas.
Utilizado para ligas com maiores pontos de fusão:
Cu – Al - Mg – Zn
Principais componentes de uma Máquina de Fundição Sob Pressão em Câmara Fria
Acumulador
Pistão
Placas
Sistema de Fechamento
Matriz
Câmara de Injeção
Sistema de canais no processo de Fundição Sob Pressão em
Câmara Fria
0verflow – Bolsão de Ar
Vents – Saídas de Ar
Canais de Enchimento
Cavidade (peça)
Esquema mostrando os elementos da cavidade de uma matriz para Fundição Sob Pressão em Câmara Fria (sistema de canais de enchimento, bolsões e saídas da ar, cavidade da peça
Sistema de Alimentação da Máquina com Metal Líquido:
Manual com uma colher.
Por forno basculante e canal de alimentação.
Mediante um cadinho hermeticamente fechado e no qual atua uma pressão pneumática sobre o banho.
Por meio de uma bomba eletromagnética.
Por um braço mecânico (ou robô)	com um dosador.
Sistema de Injeção:
Produtividade: 2 a 5 injeções/minuto.
Acionamento do pistão por pressão de óleo ou água.
Pressão de injeção na faixa de 560 a 3000 kg//cm2.
Velocidade	de injeção na faixa de 0,1 a 7,0 m/s.
Classificação das Máquinas de Acordo com os Princípios Construtivos
Máquina de Câmara Fria Horizontal
Máquina de Câmara Fria Vertical
Deslocamento do Embolo de pressão para cima.
Deslocamento do Embolo de pressão para baixo.
Seqüência de Trabalho em um Máquina de Câmara Fria:
Fechamento do Molde.
Introdução do metal na câmara de pressão.
Injeção do metal.
Abertura do molde.
Extração dos machos
Expulsão ou extração da peça fundida.
Retrocesso do êmbolo de pressão.
Preenchimento da câmara com concha manual
Cavidade do molde
Pistão
Câmara de injeção
Injeção do alumínio para a cavidade do molde.
Extração do produto
Ciclo do Processo de Fundição sob Pressão em Máquina de Câmara Fria Horizontal
Ciclo do Processo de Fundição sob Pressão em Máquina de Câmara Fria Vertical
Pistão de injeção
Alumínio líquido
Pinos extratores
Injeção
Contra pistão
Preenchimento da cavidade do molde
Ejeção do material residual
( massalote ).
Tiro do produto
Extração do produto
Varões extratores
Parâmetros de Processamento:
Ligas de Alumínio
Temperatura da Matriz  2500C
Vida Útil da Matriz de 100.000 a
150.000 ciclos.
Produção: Exemplos
Conjuntos de até 5,0 Kg
30 a 60 ciclos/h em Máquina Automática
Conjuntos de	até 1,2 Kg
40 a 120 ciclos/h em Máquina Semi-automática.
Parâmetros de Injeção:
Estágios da Injeção
A	injeção pode ser separada em três estágios distintos:
Primeiro estágio : o pistão avança com velocidade lenta Segundo estágio: na qual metal preenche	a cavidade do molde.
Terceiro estágio: é a fase de compactação do metal na cavidade, chamada de Recalque.
Parâmetros de Injeção:
Velocidade de Injeção
Velocidade de Primeira Fase de Injeção
É a velocidade de aproximação do pistão. É controlada por uma válvula controladora de fluxo. Nesta fase de Injeção, o pistão avança lentamente não permitindo que o metal líquido sofra qualquer turbulência evitando que bolhas de gases e ar venham a ser aprisionadas e injetadas para dentro da cavidade do molde
Velocidade de Segunda Fase de Injeção
É a velocidade com que o metal líquido preenche a cavidade do molde. É função da espessura e complexidade do produto a ser injetado.
Peças com paredes finas Peças muito complexas
Maiores velocidades de injeção para compensar a rápida troca de calor entre a superfície do molde e o metal líquido
Parâmetros de Injeção: Estágios
Primeiro estágio : o pistão avança com velocidade lenta para expulsão do ar	e gases da câmara de injeção.
1a Fase
2a Fase
A primeira fase termina quando todo Volume Hidráulico da câmara está ocupada pelo metal líquido e pode ser calculado para facilitar na definição dos paramentos de Injeção.
Segundo estágio: no qual metal preenche	a cavidade do molde.
É o curso restante do pistão. Preenche a cavidade do molde com maior velocidade imediatamente após o término da primeira fase de Injeção.
O curso de Injeção é calculado sempre a partir da posição inicial do pistão que deve facear o orifício de alimentação da câmara .
É importante que o pistão tenha sempre o mesmo comprimento pois sua variação provocará variações no comportamento do alumínio durante	o preenchimento da cavidade.
Pistão menor que o padronizado
A segunda fase iniciará antes que todo o alumínio ocupe o volume hidráulico da câmara
INJEÇÃO DE AR
junto com o alumínio para
dentro da cavidade do molde.
Pistão maior que o padronizado
Penetração antecipada o alumínio para dentro da cavidade antes do inicio da segunda fase
Peças com JUNTAS FRIAS.
Segundo estágio: Influência do comprimento do pistão sobre o regime de injeção e os prováveis defeitos.
Normal
Avançado
Recuado
2a fase
1a fase
Pistão maior que o padronizado Juntas Frias
Pistão menor que o padronizado Porosidades
Uma	vez
definida
a	câmara
de	injeção
para
um	molde,
em	uma
determinada	máquina,
o	diâmetrodo	pistão
e	comprimento
da	haste
automaticamente	são definidos e a partir destas definições é que são determinadas os parâmetros das máquinas.
Terceiro estágio: Recalque.
É o responsável pela compactação final do material injetado imediatamente após a segunda fase de Injeção, compensando a contração de solidificação do alumínio, diminuindo a ocorrência de porosidades
É utilizada em peças de paredes grossas e que sejam alimentadas por canais generosos para permitir a transmissão de pressão sem que solidifique antes o alumínio dentro da cavidade
Força de Injeção da Máquina.
Determina:
Pressão Específica	Final de Injeção
Responsável pela sanidade(estanqueidade) da peça, uma vez que durante a solidificação o metal contrai, necessitando assim de uma massa adicional que será transferida por pressão ainda no estado semi-sólido (pastoso).
Parâmetros de Injeção:
Força de Injeção
É obtida através da pressão hidráulica da rede ou multiplicada da Injetora, dividida pela área do êmbolo de injeção.
Pressão Específica de Injeção
Resultante da Força de Injeção da Máquina dividido pela Área do Pistão de injeção. Ou seja, é a força aplicada a cada cm2 de metal	injetado.
A pressão específica (Pe) pode ser	regulada	na	máquina,
dependendo do tipo de peça, este valor pode ser estipulado pelo projetista.
Peças standard	200 – 400 kgf/cm2
Peças técnicas	400 – 600 kgf/cm2
Peças estanques	600 – 1000 kgf/cm2
Parâmetros de Injeção:
Força de Fechamento
Os diversos tipos de máquinas injetoras que são produzidas, geralmente são identificadas pela capacidade da Força de Fechamento.
Exemplo:
- Máquina de 630 T = a capacidade desta manter as placas fechadas e travadas até 630.000 kgf de Injeção, que é determinada pela Pressão Específica ( Pe ) multiplicada pela área projetada do molde.
Processo de Fundição sob Pressão a Vácuo
Primeiro Estágio
O vácuo	é	aplicado no banho	fundido	que	está	no forno.
O	metal fundido é aspirado para a câmara de injeção da máquina, com	o objetivo de obter um grau de enchimento de 30 a 40 %
Aspiração do	metal fundido do forno para a câmara de injeção.
Processo de Fundição sob Pressão a Vácuo
Segundo	Estágio
O pistão avança e efetua a vedação do tubo de aspiração do metal no forno.
. Desta forma o metal	fundido é pressionado contra o canal de ataque da matriz, o que ocorre sob baixas velocidades que variam de 0.2 a 0.5 m/s.
Transporte	do metal fundido do forno para o canal de ataque.
Processo de Fundição sob Pressão a Vácuo
Preenchimento da Matriz
Terceiro	Estágio
Corresponde	a segunda	fase do processo		de	fundição sob pressão convencional
As válvulas de vácuo fecham e o metal	fundido é	injetado	a alta velocidade na cavidade da matriz
Velocidades típicas do metal fundido entre	2 e 5m/s para tempos de enchimento de 30 a 70 ms.
Processo de Fundição sob Pressão a Vácuo
Quarto	Estágio
Após o	preenchimento completo		da	matriz	efetua- se		a	pós-compressão	em que o metal	fundido é submetido			a		alta	pressão até		a	sua solidificação completa.
Compressão Final
Processo de Fundição sob Pressão a Vácuo
Controle da Injeção
Para se obter peças fundidas com qualidade homogênea, todas as máquinas são equipadas com	um	sistema próprio	de	controle	de injeção	desenvolvido	na	empresa	para	a visualização dos parâmetros do processo.
Através deste processo é possível obter o registro e a	análise de um	conjunto	de	até	40 parâmetros para o tipo de processo de fundição individual;
Processos de Fundição a Baixa Pressão
Baixa Pressão
Aspiração à Vácuo
FIM