A fundição sob pressão é um processo de produção essencial que consiste em criar componentes metálicos complicados com alta precisão, resistência e repetibilidade. Um componente amplamente utilizado produzido por esse processo é o suporte de canto de alumínio fundido, conhecido por sua durabilidade, resistência à corrosão e propriedades de leveza. Os suportes têm vários usos estruturais em setores como o automotivo, aeroespacial, de construção e eletrônico. O processo de fundição sob pressão baseia-se na injeção de alumínio derretido em um molde de aço sob alta pressão, o que possibilita ciclos de produção rápidos e pouco pós-processamento. Em uma fábrica típica de suportes metálicos de alumínio fundido sob pressão, os parâmetros do processo, como temperatura de fusão, pressão de injeção e tempo de ciclo, são cuidadosamente controlados para garantir uma produção de alta qualidade. Leva menos de um minuto para fazer um único suporte, portanto, a fundição sob pressão é adequada para a produção em massa.
Nos últimos anos, a demanda por fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado cresceu significativamente, impulsionada pelo aumento das necessidades de produção global. Os fabricantes recorreram ao fornecimento de soluções de produção escalonáveis com tolerância rígida e padrões de qualidade confiáveis. Este artigo fornece uma visão detalhada dos aspectos técnicos da fundição sob pressão de alumínio de suportes em termos de material, ferramentas, otimização de processos e gerenciamento da cadeia de suprimentos. Ele é personalizado para engenheiros, compradores técnicos e participantes interessados em componentes metálicos precisos e orientados para o desempenho.
Suportes de fundição sob pressão - O que é isso?
Um suporte de fundição sob pressão é uma peça de metal produzida por meio do processo de fundição sob pressão e usada para apoiar, conectar ou montar mecanicamente componentes em uma montagem. Esses suportes, metais não ferrosos, na maioria das vezes ligas de alumínio, como A380, ADC12 ou AlSi10Mg, são normalmente usados devido à sua boa relação resistência/peso, resistência à corrosão e estabilidade térmica.
Visão geral do processo de fundição sob pressão
A fundição sob pressão é um processo de fundição de metal (um processo de alta pressão) em que o metal fundido é forçado sob pressão em uma matriz de aço (molde) a pressões entre 1.500 psi e 20.000 psi (10-140 MPa). O molde tem uma cavidade que é usinada de acordo com o formato do suporte. Após a injeção, o metal se solidifica muito rapidamente, normalmente em 5 a 20 segundos, e o suporte é ejetado, cortado e acabado.
Temperatura de injeção: \~660 o C no caso das ligas de alumínio.
Tempo de ciclo parcial: \~30 -60 seg.
Material da ferramenta: H13 tool steel hardened to \~48 – 52 HRC
Peso do suporte: 50 g a 3,5 kg (dependendo do projeto)
Objetivo e função
Os suportes fundidos sob pressão são principalmente suportes estruturais ou de montagem. Eles são projetados para resistir a tensões mecânicas (tensão, compressão ou torção), serem leves e também dimensionalmente estáveis. Os mais populares são:
- Suportes de canto (em forma de L).
- Suportes em T (suporte cruzado)
- Suportes em U (braçadeiras de canal)
- Suportes em Z (montagens deslocadas)
- Geometrias específicas para aplicações (suportes personalizados)
Por que usar fundição sob pressão para suportes?
- Dimensional Accuracy –A tolerância é normalmente de +/- 0,05 mm
- Alto volume de produção Adequado para tiragens de 10.000 unidades ou mais.
- Requisito mínimo de pós-usinagem O formato de quase rede minimiza as operações secundárias
- Acabamento da superfície Ra usual de 1,6 a 3,2 μm, pode ser pintado ou revestido com pó
- Eficiência de custo O custo unitário é reduzido substancialmente quando se usa a escala
Aplicativos
- Automotivo: Montagem de tampas de motor, bandejas de bateria, guias de cabos
- Eletrônicos: Suporte para PCB, suporte para dissipador de calor, gabinete da unidade de alimentação
- Construção: Âncoras de fachada, conectores de molduras de janelas
- Aeroespacial: Fixações estruturais de carga leve, suportes de equipamentos
- Móveis e utensílios: Sistemas de estrutura metálica, estantes modulares
Em uma configuração de fábrica
Uma fábrica de suportes de alumínio fundido pode ter várias máquinas (força de fixação de 135 a 1300 toneladas), um sistema automatizado de fornecimento de metal fundido e braços mecânicos ou robóticos para remover as peças e cortá-las. Os suportes de canto individuais de alumínio fundido podem ser verificados dimensionalmente, internamente (por inspeção de raios X) e na superfície antes de serem embalados em grandes quantidades.
1. Visão geral dos suportes do processo de fundição sob pressão
A fundição sob pressão é a injeção de metal fundido em uma matriz (molde) de aço endurecido sob alta pressão. O processo é especialmente adequado para a fabricação de suportes em que a precisão dimensional é importante e a relação resistência/peso é alta.
A fundição sob alta pressão (HPDC) é o processo mais popular usado no caso de cantoneiras de alumínio fundido. Com essa técnica, é possível obter tempos de preenchimento de 0,05 a 0,15 segundos nas cavidades típicas do suporte, usando uma pressão de injeção de 100 a 120 MPa (14500 a 17400 psi). As ligas de alumínio fundido, como A380 ou ADC12, são preferidas devido à sua boa capacidade de fundição e propriedades mecânicas.
2. Preparação e escolha do material
A liga de alumínio comum em suportes de fundição sob pressão é a A380, que é de alta resistência, boa condutividade térmica e resistente à corrosão. Ela é composta de aproximadamente:
- Alumínio (Al): 80-83 por cento.
- Silício (Si): 7,5-9,5 por cento.
- Cobre (Cu): 3.0 – 4.0 percent
- Ferro (Fe): 1,0-1,3 por cento
- Zinco (Zn): 2,0-3,0 por cento
A liga é derretida em um forno de reverberação ou cadinho a 660 -690 °C antes da fundição. A desgaseificação com nitrogênio ou argônio é necessária para limitar a porosidade. Esse alumínio derretido é agora despejado na manga de injeção da máquina de fundição sob pressão em 30 a 60 segundos para evitar a diminuição da temperatura e manter a integridade da fundição.
Cada suporte de canto de alumínio fundido pesa normalmente entre 0,5 kg e 1,2 kg, dependendo do design e da espessura da parede (geralmente de 2,5 mm a 4,0 mm).
3. Vida útil da matriz e projeto de ferramentas
Os suportes de ferramentas de fundição sob pressão consistem na metade fixa (matriz de cobertura), na metade móvel (matriz ejetora), nos pinos centrais e nos controles deslizantes (rebaixos). O aço do ferramental (normalmente H13 ou SKD61) deve resistir a temperaturas de até 700 °C e a pressões acima de 100 MPa durante o ciclo.
As considerações sobre as ferramentas são:
- Número de cavidades (matrizes de cavidade única ou múltipla)
- Temperatura do molde (canais de resfriamento e pinos térmicos)
- Confiabilidade do sistema ejetor
- Anti-soldagem e fadiga térmica, revestimento de matrizes
Em uma fábrica padrão de suportes metálicos de alumínio fundido sob pressão, a expectativa de vida útil da matriz é de cerca de 100.000 a 150.000 disparos para ligas de alumínio, desde que a manutenção adequada da matriz e o controle térmico sejam observados.
4. Controle de processos e parâmetros da máquina
Configurações importantes da máquina:
- Pressão de injeção: 100 a 120 MPa
- Velocidade do êmbolo: 1,0 -2,5 m/s (disparo lento), 3,0-6,0 m/s (disparo rápido)
- Temperatura: 200-250 o C
- Tempo de preenchimento: 0,1s (média)
- Tempo de solidificação: 5 a 15 segundos, dependendo da espessura do suporte.
- Tempo de ciclo: Foto de 25 a 45 segundos - 1
O controle do processo é importante na produção em massa. Os perfis de pressão e velocidade de cada disparo são registrados com registradores de dados e sensores de pressão. As ferramentas de Controle Estatístico de Processos (SPC) ajudam a identificar as tendências no desvio dimensional ou nos defeitos de superfície.
5. Operações secundárias: Acabamento de superfície
Os suportes de canto de alumínio fundido (após a fundição) passam pelas seguintes operações secundárias:
- Corte: As prensas hidráulicas são usadas para aparar corrediças, portões e flash
- Rebarbação: Acabamento vibratório ou acabamento manual
- Usinagem: As interfaces de precisão podem ser perfuradas, rosqueadas ou fresadas por CNC.
- Tratamento de superfície: Pode ser revestimento em pó, anodização, conversão de cromato
A tolerância no nivelamento da maioria dos suportes é de 0,1 mm e a precisão da posição dos furos é de 0,05 mm, o que exige uma cuidadosa usinagem CNC baseada em fixações.
6. Controle de padrões de qualidade
Os suportes passam por extensas verificações de qualidade, incluindo:
- Inspeção dimensional, CMMs ou comparadores ópticos
- Inspeção da porosidade interna por raios X (em conformidade com a ASTM E505).
- (onde o teste de estanqueidade à pressão é realizado) a 2,0 bar
- Corrosion resistance – post coating Salt spray testing (ASTM B117)
Os altos padrões mantidos em uma fábrica profissional de suportes metálicos de alumínio fundido garantem a conformidade das peças com as especificações internacionais, como a ISO 8062 (tolerâncias geométricas) e a ISO 9001 (sistemas de qualidade).
7. Considerações sobre cadeia de suprimentos e logística
O aumento da demanda global por cantoneiras de alumínio fundido em setores como o automotivo, o de automação industrial e o aeroespacial impulsionou a necessidade de fornecimento consistente de cantoneiras de alumínio fundido no atacado.
Os fatores importantes da logística de suprimentos são:
- Tamanho do lote: A série de produção regular está entre 5.000 e 50.000 unidades/mês
- Prazo de entrega: Aprovação de ferramentas para produção em massa 8 a 12 semanas
- Embalagem: Caixas de papelão para exportação, que podem ser empilhadas e têm inserções de espuma anti-riscos
- MOQ: Os preços de atacado normalmente se aplicam a 500-1000 unidades
Uma rede confiável de fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado garante a entrega just-in-time para OEMs globais e fornecedores de Nível 1.
8. Reciclagem de sucata e sustentabilidade
A fundição de alumínio é um dos processos mais recicláveis para metais. Mais de 80% da sucata de alumínio pode ser usada novamente sem grande perda de desempenho. Em uma moderna fábrica de suportes metálicos de alumínio fundido sob pressão, os biscuits de escoamento e transbordamento (aproximadamente 20-25% do peso de cada disparo) são automaticamente coletados e fundidos novamente. Com fornos de fusão com eficiência energética, o uso de energia pode ser reduzido para 500-600 kWh/tonelada de alumínio fundido. O manuseio adequado de sucata garante que, mesmo durante o fornecimento de suportes de fundição sob pressão em grande volume no atacado, o impacto ambiental seja minimizado.
Materiais de fundição de suportes de alumínio
1. Liga de alumínio A380
A maioria das ligas fundidas estruturalmente é selecionada devido à boa combinação de capacidade de fundição, propriedades mecânicas e resistência à corrosão.
Composição química:
- Alumínio (Al): 80-83 %
- Silício (Si): 7,5-9,5%
- Cobre (Cu): 3,0 -4,0 por cento
- Zinco (Zn): 2,0 a 3,0 por cento
- Ferro (Fe): 1,0 -1,3 %
- Magnésio (Mg): < 0,10%
Principais propriedades:
- Sua resistência à tração: 310 MPa, sua força de rendimento: 160 MM Brinell: 80
- Densidade: 2,72 g/cm 3
- Faixa de fusão: 555 -595 o C
- Caso de uso: É excelente para suportes de canto de alumínio fundido que precisam de resistência moderada a alta, bom acabamento de superfície e estabilidade dimensional.
2. Liga de alumínio ADC12 (equivalente JIS da A383)
Mercados asiáticos: muito comum; grande fluidez e resistência térmica.
Composição química:
- Como o A380, mas com um pouco mais de ferro e zinco
- Menos cobre = maior resistência à corrosão
Principais propriedades:
- AA tem boa resistência ao desgaste: Aplicável a suportes de paredes finas
- Forma complexa, capacidade de fundição e alta capacidade de fundição
- Caso de uso: Usado em ambientes de fábrica de suportes metálicos de alumínio fundido quando é necessário um alto volume de produção de produtos de paredes finas
3. AlSi10Mg (liga de alto desempenho)
As aplicações incluem aplicações de precisão de alto estresse (automotivas ou aeroespaciais).
Composição química:
- Silício (Si): 9,0 -11,0 %
- Magnésio (Mg): 0,2 a 0,5 por cento
- Baixo teor de ferro, baixo teor de cobre
Principais propriedades:
- Aumenta a resistência à fadiga
- Possui melhor resistência à corrosão e ao calor
- Alta capacidade de soldagem
- Caso de uso: alta temperatura ou cargas repetidas em racks de contêineres
4. Ligas de zinco-alumínio (ZA) (material opcional)
Às vezes, ele é empregado no fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado, quando há necessidade de detalhes finos ou de fundição de baixo volume.
- Ligas como ZA-8 ou ZA-12 são comuns
- Maior densidade (~5,05 g/cm 3 a 6,05 g/cm 3 ) do que o alumínio
- Suportes pequenos ou projetos complicados são melhores com isso
Aqui está uma tabela de seleção de materiais:
| Liga metálica | Castabilidade | Força | Resistência à corrosão | Uso comum |
| A380 | Excelente | Alta | Moderado | Suportes estruturais padrão |
| ADC12 | Excelente | Moderado | Bom | Suportes de parede fina e alto volume |
| AlSi10Mg | Bom | Muito alta | Muito bom | Aplicações de alta carga ou alta temperatura |
| Ligas ZA | Excelente | Moderado | Moderado | Peças pequenas, decorativas ou com pouca carga |
Tipos de suportes de alumínio fundido
1. Suportes de canto (suportes em L)
Entre os tipos mais populares de cantoneiras estão as cantoneiras de alumínio fundido sob pressão, que se caracterizam por uma geometria muito básica e boas propriedades de suporte de carga. Eles têm o formato de um L e unem duas superfícies em ângulos retos, frequentemente dentro de estruturas ou outras construções de suporte. Esses suportes estão amplamente disponíveis em gabinetes, bases de máquinas, racks industriais e estruturas arquitetônicas. Geralmente, eles têm de dois a quatro furos de montagem, roscados ou passantes, e podem ter reforços para aumentar a rigidez com um pequeno aumento de peso. As dimensões comuns de produção são 20 mm a 150 mm de comprimento da perna e 0,3 kg a 1,5 kg de peso. Em uma fábrica de suportes metálicos de alumínio fundido, eles geralmente são feitos com a liga de alumínio A380 por sua resistência e capacidade de fundição.
2. Suportes em T
Os suportes em T são aplicados nos casos em que três elementos se encontram em uma interseção de ângulo reto e formam uma forma de T. Os suportes são necessários em sistemas estruturais e modulares em que é preciso haver suporte cruzado entre membros verticais e horizontais. Eles são comumente usados em sistemas de estrutura de alumínio, móveis industriais e montagens de painéis de controle. Os suportes em T são fabricados por meio de fundição sob alta pressão, mas os suportes em T precisam de ferramentas um pouco mais complicadas devido à geometria do braço cruzado. Os furos de montagem normalmente são centralizados em todas as três extremidades, o que proporciona uma distribuição uniforme da carga. A espessura da parede é de 2,5 mm a 5,0 mm, dependendo da aplicação desejada. Esses suportes estão prontamente disponíveis por meio de canais de fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado para projetos de fabricação em massa.
3. Suportes em U / suportes de canal
Os suportes em U (também conhecidos como suportes de canal) são suportes que sustentam objetos cilíndricos, trilhos ou gabinetes. Eles têm um formato que compreende uma base e dois braços verticais paralelos e, portanto, são adequados para aplicações de fixação ou de trilhos guiados. Os suportes em U são importantes acessórios mecânicos e de alinhamento nos setores de robótica, HVAC e gerenciamento de fiação automotiva. O formato desses suportes faz com que núcleos deslizantes ou dobráveis sejam necessários durante a prova para criar cavidades internas, o que complica a matriz. A liga de alumínio ADC12 é comumente usada porque tem maior fluidez e, portanto, é possível ter espessuras de parede tão finas quanto 2,0 mm. A base e (opcionalmente) os braços laterais têm orifícios de montagem para permitir uma fixação mais segura da maioria dos modelos.
4. Suportes em Z
Os suportes em Z são usados quando é necessário fazer uma montagem deslocada entre duas superfícies. O suporte tem a forma de Z quando visto de lado, o que permite que uma superfície seja movida para a frente ou para trás da outra em uma determinada quantidade. As aplicações desses suportes incluem montagem de painéis solares, montagem de placas, suportes de dutos de ventilação e ajustes de estruturas modulares. Eles têm um perfil especial que requer um projeto perfeito de matriz e mecanismos de ejeção devido às suas múltiplas curvas. Os tamanhos comuns variam de 50 mm a 200 mm de comprimento, com espessuras de 3 a 5 mm. Os suportes em Z produzidos em uma fábrica de suportes metálicos de alumínio fundido são geralmente revestidos com pó ou anodizados para maior durabilidade em ambientes externos. Quando produzidos em escala, eles costumam ser incluídos em pacotes de fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado.
5. Suportes funcionais feitos sob medida
Os suportes fundidos sob pressão são projetados de forma personalizada para atender a funções mecânicas, estruturais ou estéticas definidas nas indústrias. Eles podem ser suportes de montagem complicados com roscas incorporadas, dissipadores de calor, mecanismos de dobradiça ou suportes que incorporam recursos de invólucro eletrônico. Quando é necessário alto desempenho, como em montagens de chassis de veículos elétricos, componentes aeroespaciais e suportes personalizados, ele pode ser desenvolvido com um software de simulação, como o MAGMASoft, para estabelecer padrões de fluxo de metal e resfriamento. Podem ser usadas ligas especiais de alumínio, como AlSi10Mg, para proporcionar maior força ou resistência térmica. Essas peças são mais complexas de serem trabalhadas e podem incluir núcleos dobráveis, vários controles deslizantes e pinos térmicos. Os OEMs que trabalham com uma fábrica de suportes metálicos de alumínio fundido normalmente passam por uma fase de validação de projeto e prototipagem antes do início do fornecimento de suportes fundidos em grande escala no atacado.
Tendências futuras e técnicas avançadas
O setor de fundição sob pressão está testemunhando o surgimento de tendências, que incluem:
- A fundição a vácuo é feita para diminuir a porosidade e aumentar a resistência.
- Código de simulação (por exemplo, MAGMASoft) para otimizar a passagem e o resfriamento.
- Células robóticas automatizadas para manuseio e rebarbação de peças
- Sistemas de visão em linha com detecção de defeitos de 100 peças/minuto
- Em usos de alta qualidade, os suportes de canto de alumínio fundido estão sendo desenvolvidos atualmente por tixomoldagem e processamento de metal semissólido (SSM) para serem mais fortes e menos porosos.
Conclusão
A produção de suportes de alumínio fundido é tecnicamente uma combinação bem coreografada de materiais, maquinário, ferramentas e engenharia de processos. Todos os fatores, inclusive o tipo de liga e a pressão de injeção, a temperatura da matriz e o tempo de ciclo, precisam ser aperfeiçoados para produzir suportes de alto desempenho de forma consistente.
No cenário industrial atual, a aquisição de uma fábrica confiável de suportes metálicos de alumínio fundido garante não apenas a qualidade, mas também a escalabilidade. Além disso, com o aumento da demanda global, as empresas estão confiando mais em fornecimento de suportes de fundição sob pressão no atacado para atender às metas de produção com precisão e rapidez. A resistência, a redução de peso e a versatilidade geométrica das cantoneiras de alumínio fundido sob pressão não podem ser ignoradas na engenharia atual. À medida que as inovações continuam progredindo no campo da ciência dos materiais e da automação, a fundição sob pressão estará no auge da produção de componentes precisos.
Perguntas frequentes
1. De que materiais são feitos os suportes de fundição sob pressão?
A fundição sob pressão é normalmente produzida em ligas de alumínio, A380 ou ADC12. Elas têm alta relação resistência/peso, são excelentes em termos de resistência à corrosão e boa condutividade térmica, o que torna esses materiais bons para uso estrutural e mecânico.
2. Qual é a resistência dos suportes de canto de alumínio fundido?
Esses suportes têm uma incrível relação resistência/peso. Eles são capazes de suportar peso estático acima de 100 kg e forças dinâmicas no ambiente industrial quando bem projetados e produzidos. A resistência exata depende da liga e da espessura.
3. Quanto tempo leva, em média, para produzir um suporte fundido?
O tempo total do ciclo de fabricação de uma peça de suporte de alumínio é de 25 a 45 segundos. São eles: injeção, resfriamento, ejeção e lubrificação da matriz. As máquinas de fundição sob pressão permitem uma produção eficiente e de alto volume.
4. Os suportes de fundição podem ser usados em ambientes externos?
Sim. Os suportes de alumínio já são resistentes à corrosão, mas podem ser revestidos para oferecer proteção adicional, como revestimento em pó, anodização ou conversão de cromato. Essa limpeza agiliza seu uso em ambientes externos e marítimos.
5. Um fornecedor atacadista permitiria que eu encomendasse suportes personalizados?
Com certeza. A maioria das empresas envolvidas no negócio de suportes de fundição por atacado também fornece ferramentas e projetos personalizados. Assim que o molde é feito, os suportes personalizados podem ser fabricados em grandes volumes, com eficiência e a um preço razoável.