Magnesium die casting parts will be more popular scine 2025.The auto industry has always had to change under pressure. As the demand for more efficient cars grew, factories faced several challenges. It was always hard to make a car lighter and more energy efficient. Fuel economy and tighter emission controls are also noteworthy factors. In the past, steel and cast iron were used to make autos. Later, these metals became limitations rather than solutions. In this case, fundição sob pressão de magnésio representou uma mudança significativa para o setor automotivo.

Tradicionalmente, as pessoas usavam madeira, ferro e aço simples para fabricar automóveis. Naquela época, a resistência era mais importante do que a velocidade. Entretanto, o alumínio resolveu o problema em muitos casos. Ele oferece carros muito mais leves, e a capacidade de fabricação é melhor. No entanto, ele ainda apresenta limitações para determinadas peças automotivas.

O magnésio mudou essa trajetória. Com a menor densidade entre os metais, ele introduziu uma nova maneira de projetar automóveis. O uso do magnésio oferece uma alta relação entre peso e resistência. Além disso, eles são resistentes à corrosão e extremamente leves.

A fundição sob pressão de magnésio é crucial para o setor automotivo global atualmente. A Statistica afirma que, em 2024, o mercado valia $1.841 milhões. Até 2034, os pesquisadores estimam que esse número poderá chegar a 5.088 milhões, com uma taxa CAGR de 10,7%. Esse aumento se deve à necessidade do setor automotivo de ligas de magnésio.

Este artigo explica tudo sobre a fundição sob pressão de magnésio para aplicações automotivas. Ele também destaca peças automotivas populares feitas de fundição sob pressão de magnésio. Esperamos que este artigo o ajude a tomar decisões informadas. Ele pode ajudá-lo no desenvolvimento de produtos e nos negócios.

Visão geral da fundição sob pressão de magnésio

A fundição sob pressão de magnésio é um processo de fabricação de alta velocidade. Ele usa uma liga de magnésio e a injeta usando alta pressão para obter a forma adequada. A aplicação de pressão extrema facilita todo o processo, pois é possível sentir cada fenda fina do molde. Outra vantagem é o fato de ser um bom metal fluido. Mesmo para peças geométricas complexas, você obterá a mais alta precisão.

Em geral, o processo começa com a fusão da liga de magnésio. Em seguida, ela é colocada em um forno, e a liga é injetada na matriz de magnésio por meio de um êmbolo. Ela é deixada para resfriamento. Depois que a liga cura e endurece, a máquina ejeta a peça sólida. Esse ciclo é relativamente rápido porque o magnésio esfria mais rapidamente do que outros metais.

A fundição sob pressão de magnésio é um processo vital para a engenharia moderna. Ele oferece vários benefícios e é considerado o material estrutural mais leve da atualidade. Comparativamente, ele é 33% mais leve que o alumínio e 75% mais leve que o aço. O uso de peças de magnésio pode reduzir o peso sem comprometer a resistência. Essa prática economiza seu tempo e energia e melhora o desempenho geral.

As ligas de magnésio têm ampla aplicação em quase todos os setores. Seu principal motivo é a ampla gama de excelentes propriedades, embora a característica crucial seja sua natureza leve. Por esse motivo, os fabricantes usam o magnésio nos setores automotivo, eletrônico, aeroespacial, aeronáutico e muitos outros. Além disso, é um material essencial para construções de edifícios.

Fundição sob pressão de magnésio no setor automotivo

A fundição sob pressão de magnésio é usada para fabricar vários tipos de autopeças de magnésio. Embora as ligas usadas para cada peça possam ser diferentes. Cada uma dessas peças tem requisitos específicos de força e resistência ao impacto.

Peças automotivas internas

Painéis, consoles centrais, estruturas de assentos e peças de acabamento são peças automotivas internas comuns. Os usuários usam essas peças com frequência. Portanto, elas precisam ser leves, fortes e resistentes a impactos e ao calor. A fundição sob pressão de magnésio é a candidata perfeita nesse caso. Você também pode encontrar alternativas como o alumínio e o plástico. Entretanto, o magnésio oferece resistência superior e melhor estabilidade de tamanho.

Partes do corpo e da estrutura

Há vários tipos de peças de carroceria feitas de magnésio, como armações de teto, porta-malas e entradas de portas. Essas peças são cruciais para os clientes e devem ser fortes o suficiente para protegê-los durante qualquer acidente. Aqui, o magnésio se torna mais útil. Ele é resistente e mescla peças com uma única substituição, reduzindo os requisitos de montagem. Além disso, as peças são mais leves.

Chassis, estruturas e peças de suporte de carga

Esta seção abrange berços de motor, subquadros e suportes de suspensão. Essas peças são essenciais para suportar cargas. Além disso, elas devem suportar vibrações pesadas da estrada. As ligas de magnésio são excelentes em termos de capacidade de amortecimento e podem absorver energia. O aço também é forte, mas as ligas de magnésio, como o AZ91D, são duráveis e resistentes. Ela oferece uma durabilidade específica em um atrito específico para pesos. Você pode contar com ela para obter melhores resultados.

Sistemas de direção, frenagem e controle

Nesta seção, algumas peças comuns são volantes, colunas, suportes de pedal e carcaças. Como essas peças são altamente sensíveis, elas devem ser precisas e resistentes. A fundição sob pressão de magnésio produz todas as peças em tamanhos e formatos exatos. Muitas vezes, requer pouca usinagem, mas são suaves e altamente estáveis para os motoristas.

Componentes do trem de força

As peças típicas do trem de força são embreagens, caixas de câmbio, tampas de motor e cárteres de óleo. Essas peças precisam suportar altas temperaturas e tensões mecânicas. Portanto, é necessário fabricá-las com materiais que possam dissipar o calor e suportar o estresse. As ligas de magnésio são um dos materiais mais adequados para esse trabalho. Os engenheiros as preferem para minimizar o peso do motor.

Carcaças de veículos elétricos e eletrônicos

Os EVs usam magnésio para revestimentos de bateria, motores e inversores. Essas peças devem ser leves e ajudar a disseminar o calor com facilidade. As peças de magnésio são perfeitas para usos sensíveis. Elas podem bloquear facilmente a interferência eletromagnética (EMI). Você pode usar plástico ou alumínio como alternativa. No entanto, muitas pessoas preferem esse material para aumentar o driving range reduzindo o peso.

Ligas de magnésio populares para fundição sob pressão de peças automotivas

As ligas de magnésio são especialmente projetadas para fundição sob pressão automotiva. Elas são boas em várias propriedades físicas. Você pode considerar a força, a resistência à corrosão ou até mesmo o peso. Diferentes ligas, nesse caso, oferecem diferentes propriedades.

AZ91D

Essa liga consiste em 9% de alumínio, 1% de zinco e 0,15-5% de manganês. Diferentemente de outras ligas de magnésio, ela tem maior resistência à corrosão e baixa fluência em temperaturas elevadas. Essas propriedades especiais tornam essa liga ideal para tampas de motor e peças estruturais.

AM60B

O AM60B é um material flexível, dúctil e resistente a impactos. A liga contém apenas alumínio 6% e uma pequena quantidade de manganês. Ao contrário de outras ligas, ela não racha ou quebra sob alta pressão, mas pode se deformar. Como resultado, a maioria das pessoas a utiliza em volantes e estruturas de assentos, onde a segurança é fundamental.

AM50A

O AM50A contém alumínio 5% e é conhecido por sua alta tenacidade e alongamento. Essa liga é mais dúctil do que a AM60B. Portanto, é mais perfeita para sobreviver a colisões sem quebrar. Consequentemente, os fabricantes a utilizam em portas e porta-malas. Ela garante um ótimo equilíbrio entre segurança e resistência.

AE42

O AE42 é um material especializado que usa metais de terras raras na liga. É uma liga exclusiva porque pode resistir facilmente à fluência sem sofrer nenhum dano. Aqui, os termos de fluência referem-se a mudanças de estado ou deformação sob estresse constante e alta temperatura. Essas características a tornam uma opção útil para peças de motor.

Tipos de processos de fundição sob pressão de magnésio

É possível produzir peças automotivas de magnésio usando dois processos principais de fundição sob pressão. Embora seu objetivo seja o mesmo, os métodos e equipamentos são diferentes. Cada processo tem etapas exclusivas para fusão, injeção e acabamento das ligas. Eles são adequados para uma variedade de tamanhos de peças e volumes de produção.

Fundição sob pressão em câmara quente

A fundição sob pressão em câmara quente é o método mais comum para moldar peças de liga de magnésio. Ele funciona bem para componentes de pequeno e médio porte. O processo principal é derreter o metal, colocá-lo em uma câmara quente ou molde, deixá-lo esfriar e solidificar. Depois de solidificado, dê a ele um bom formato para uso no mundo real. Esse tipo de configuração tem o forno dentro da máquina.

Etapa #1 Preparação e fusão

A primeira etapa é preparar o molde e limpá-lo para a próxima abordagem. O operador deve remover completamente a sujeira da superfície, garantir que ela esteja devidamente limpa e, em seguida, aplicar lubrificantes. Isso evita que o metal grude na superfície. Ao mesmo tempo, os lingotes de magnésio derretem em um queimador já incorporado à máquina. Há um gás especializado que cobre o metal e evita que ele queime quando exposto ao oxigênio.

Etapa #2 Injeção de magnésio fundido

Após a fusão, um êmbolo hidráulico se move em direção ao metal fundido. Em seguida, o êmbolo exerce forças, empurrando o metal para fluir por um tubo conhecido como pescoço de ganso. Essa alta pressão e essas forças fazem com que o metal preencha cada pequeno espaço e detalhe do molde. Além disso, todo o processo de preenchimento é concluído em apenas alguns segundos.

Etapa #3 Solidificação e resfriamento

Se o molde ficar cheio, a pressão permanecerá constante. Essa etapa ajuda a evitar que quaisquer espaços de ar ou bolhas restantes entrem no molde. Para o resfriamento, é comum o fluxo de água ou óleo através de canais para reduzir o calor no molde. Além disso, o magnésio metálico forma rapidamente uma peça sólida, pois é um metal fino.

Etapa #4 Abertura e ejeção do molde

A abertura da matriz é uma etapa automatizada. Após o resfriamento, a máquina abre automaticamente as duas metades da matriz. Em seguida, o pino ejetor empurra a peça sólida para fora da cavidade. Não se esqueça: o metal pode estar sólido, mas está muito quente ao toque. Certifique-se de usar um braço automatizado ou remova cuidadosamente a peça usando outras ferramentas. Depois disso, a matriz se fecha automaticamente e inicia outro ciclo.

Etapa #5 Corte e acabamento

A peça bruta pode ter algumas partes extras chamadas de flash. Uma prensa de corte adequada é de fato necessária para cortar essas partes extras. Após o corte, os fabricantes podem lixar ou polir a superfície e aplicar um revestimento protetor.

Fundição sob pressão em câmara fria

A fundição sob pressão com câmara fria, por outro lado, é usada para peças de magnésio maiores ou mais espessas. O que torna esse processo diferente é o uso de um molde ou câmara fria para criar formas. O termo “câmara fria” refere-se à ausência de um forno na máquina. Esse tipo de configuração é ideal para componentes maiores.

Fusão externa de liga de magnésio

Nesse processo, não há forno adicional na máquina. Por esse motivo, os operadores derretem o magnésio em uma unidade externa separada. Essa unidade ou forno tem uma cobertura de gás sobre o magnésio derretido, protegendo-o do ar. Sem o gás, o magnésio pode reagir com o ar, deixando-o impuro para a fundição.

Panela manual ou automatizada

Os fabricantes retiram uma quantidade precisa de magnésio fundido para a fundição. Em geral, nas fábricas modernas, um braço robótico é usado para colocar ou retirar o líquido. Em seguida, o braço despeja o material na manga de injeção. Esse trabalho deve ser concluído o mais rápido possível para manter o material quente.

Injeção de alta pressão

Quando o metal fundido preenche a manga de injeção, um cilindro hidráulico avança para o próximo trabalho. Normalmente, ele empurra o metal, sob alta pressão e em alta velocidade, para dentro da matriz. Aqui, a pressão é relativamente maior do que a das máquinas de câmara quente para garantir um melhor preenchimento.

Enchimento, resfriamento e solidificação

O metal líquido preenche a cavidade da matriz com facilidade. O metal flui por todas as nervuras, orifícios e paredes da peça. Como a matriz está sob resfriamento a água, o metal derretido perde calor e esfria mais rapidamente. Além disso, a peça permanece sob alta pressão até se solidificar.

Abertura da matriz e remoção da fundição

Quando o metal se solidifica, a máquina abre suas placas pesadas. Os pinos ejetores empurram o metal para fora da cavidade. Como a peça permanece muito quente mesmo após a formação, um robô sempre a remove e a deixa em uma estação de resfriamento.

Pós-processamento e acabamento

A peça fundida pode ter algumas partes ou bordas extras. Essas partes podem ser removidas usando uma matriz de corte ou máquinas CNC. Além disso, a peça pode ser submetida a um superaquecimento para torná-la mais forte. Depois disso, é aplicada uma camada de revestimento protetor. Essas etapas evitam danos às peças do carro causados por sal ou água.

Fundição em câmara quente versus câmara fria

Tanto a fundição em câmara quente quanto a fundição em câmara fria são amplamente utilizadas no setor de fabricação de metais. Embora esses métodos sejam diferentes em seus processos, eles são ideais para vários tipos de autopeças. A tabela a seguir resume as diferenças entre esses dois métodos de fundição sob pressão.

Parâmetros	Fundição sob pressão em câmara quente	Fundição sob pressão em câmara fria
Fusão de metais	Metal fundido mantido em uma câmara aquecida	Metal derretido fora da câmara
Tamanho da peça	Peças pequenas e médias	Peças médias a grandes
Velocidade do ciclo	Rápido	Mais lento
Ligas adequadas	Ligas de baixo ponto de fusão	Ligas de alto ponto de fusão
Desgaste do equipamento	Menos	Mais (devido ao contato metálico de alta temperatura)
Acabamento da superfície	Suave e preciso	Bom, talvez precise de mais acabamento
Uso comum	Suportes, caixas, pequenos componentes	Blocos de motor, peças estruturais, componentes de chassi

 

Por que o setor automotivo está se voltando para o magnésio

O setor automotivo depende da fundição sob pressão de magnésio por vários motivos. Em comparação com outros metais e suas ligas, as ligas de magnésio para fundição sob pressão proporcionam melhores resultados para as peças automotivas. Elas permitem maior flexibilidade de projeto e usinagem mais fácil. Como resultado, as ligas de magnésio são amplamente usadas para peças de cartão, especialmente fechamentos.

Redução de peso dos veículos

Como mencionado anteriormente, o magnésio é o material estrutural mais leve. Esse metal é mais leve que o aço e o alumínio. O uso desse metal minimiza significativamente o peso de cada peça. É uma ótima opção para peças automotivas de magnésio e portas de elevação que exigem uma relação leve para o peso.

Adequado para produção em larga escala

A fundição sob pressão de magnésio é um processo rápido, o que a torna adequada para produções em grande escala. Ele permite o fornecimento de peças fundidas em uma velocidade constante. Além disso, o metal tem um baixo ponto de fusão. Essa vantagem eficiente reduz o custo de energia e economiza tempo e dinheiro. Como resultado, o custo geral da produção em massa permanece muito baixo em longo prazo.

Eficiência de combustível e redução de emissões

A eficiência de combustível e a redução de emissões são cruciais hoje em dia. O sistema consome cerca de 0,3 a 0,5 litro a menos de combustível por 100 km para cada 100 kg economizados. Normalmente, se o carro perde 10% de seu peso, ele aumenta sua autonomia de 5% a 8% facilmente. Essa prática ajuda os fabricantes a cumprir as rigorosas regras de emissão de carbono.

Alta relação entre resistência e peso

O magnésio é leve, mas resistente e dúctil. Ele tem a maior relação resistência-peso entre os materiais estruturais comuns. A maioria dos fabricantes o utiliza para criar peças fortes e leves. Essas peças também podem suportar estresse e vibração sem rachar ou quebrar, como você sabe. Elas estão entre as opções mais confiáveis para atender aos protocolos de segurança para peças de automóveis em um acidente.

Flexibilidade e precisão do projeto

O magnésio é um dos metais mais finos e flexíveis, capaz de produzir formas intrincadas, complexas e finas. Ele pode atingir uma espessura de parede de 1,0 mm, muito provavelmente. Como resultado, os engenheiros podem substituir muitas peças pequenas por uma única fundição sob pressão de magnésio. Não há mais a necessidade de montar ou soldar peças.

Amortecimento de ruído e vibração

O magnésio absorve naturalmente a vibração e o ruído durante o uso. Em comparação com outros materiais, como alumínio ou aço, os produtos de fundição sob pressão de magnésio são muito mais estáveis. Essa propriedade é chamada de “capacidade de amortecimento”. O uso de magnésio metálico em volantes ou encostos de bancos torna a cabine do carro mais segura. Isso torna a viagem mais fácil e mais confortável para o usuário.

Eficiência de custo de alto volume

O magnésio metálico bruto pode ser caro. Mas usá-los na produção em massa definitivamente reduz o custo. O processo de produção é mais rápido; cada ciclo é concluído rapidamente. Uma produção mais rápida também significa que mais peças são feitas em menos tempo. Dessa forma, isso reduz o custo por unidade na fundição sob pressão de magnésio, tornando-a uma opção adequada e econômica para grandes empresas de manufatura.

Resistência moderna à corrosão

As ligas de magnésio mais antigas não são fortes o suficiente para resistir à corrosão. Elas tinham problemas com sal e ferrugem. Entretanto, as ligas modernas são ligas de alta pureza, como a AZ91D. Elas resistem facilmente à corrosão. Além disso, a nova tecnologia de revestimento, como a oxidação eletrolítica por plasma, tornou-a mais confiável.

Material reciclável e sustentável

O magnésio é 100% reciclável e altamente abundante na natureza. Ele é altamente disponível na natureza e é o oitavo material mais comum entre outros elementos químicos. Você pode até mesmo extraí-lo da água do mar. Além disso, são necessários apenas 5% de energia para criar um novo material a partir do anterior.

Magnésio versus outros metais para fundição sob pressão automotiva

Fundição sob pressão de magnésio é uma das opções mais populares para o setor automotivo. A maioria dos fabricantes prefere a fundição sob pressão de magnésio em vez de aço e alumínio. O principal motivo é sua natureza leve. Como você já sabe, o magnésio é 33% mais leve que o alumínio e 75% mais leve que o aço. Essa natureza leve reduz o peso das peças do carro, diminuindo o peso total do carro. Quanto mais leve for o peso, menos combustível será necessário para o funcionamento. Ele também permite a fabricação de peças complexas com paredes finas.

O aço pode ser forte e barato, mas é pesado. Ele também pode enferrujar, enquanto o alumínio resiste à corrosão e lida melhor com o calor. No entanto, o magnésio é flexível e oferece uma melhor relação entre resistência e peso. Ele também absorve melhor as vibrações do que outros materiais, o que o torna adequado e mais seguro para motociclistas e passageiros. Cada metal tem funções importantes, mas o magnésio é a melhor opção para casos de economia de peso.

Dificuldades e limitações da fundição sob pressão de magnésio para autopeças

Embora as peças automotivas de magnésio tenham uma alta demanda no setor automotivo, elas têm algumas limitações. Ao projetar os componentes, é preciso entender as limitações para controlar melhor os processos de produção.

Alta inflamabilidade

O magnésio é altamente reativo quando exposto ao oxigênio. Quando derretido ou mesmo em pó fino, pode facilmente pegar fogo. Há um risco de segurança ao trabalhar com fundição sob pressão de magnésio. Portanto, você deve usar coberturas de gás especializadas durante a produção.

Exigir revestimentos de proteção

O magnésio pode ser corroído facilmente quando entra em contato com sal, água ou outras substâncias. Para evitar esse problema, os fabricantes usam vários tipos de revestimento. Isso permite que as peças sejam mais duráveis e resistam a uma gama maior de condições ambientais.

Custo de produção mais alto

O magnésio bruto geralmente é mais caro do que o aço e o alumínio. O equipamento também custa mais devido a seus protocolos de segurança. Portanto, o processo exige um investimento inicial mais alto. Mas a empresa pode facilmente equilibrar esses custos com sua eficiência de custo de combustível. Ele oferece várias vantagens que podem levar a lucros a longo prazo.

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