FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO: ASPECTOS DO PROCESSO, MÁQUINAS E MATRIZES

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FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO: ASPECTOS DO PROCESSO, MÁQUINAS E MATRIZES 

Marinho, A.R.O. (^[1]); Souza, G.P. (1); Antunes Júnior, L.V. (1); Freitas, M.C. (1); Carvalho, T.U.S. (1)

1. INTRODUÇÃO

O processo de fundição é utilizado pelo homem há mais de 6.000 anos, onde foi iniciado com metais de baixo ponto de fusão como cobre e bronze. A partir foi se desenvolvendo aos poucos, passando pela forja catalã na Idade Média, até a obtenção do ferro gusa. A fundição, além de ser um dos mais antigos processos de fabricação, é também versátil em relação a diferentes formas e tamanhos de peças, por isso seu destaque.

Analisando a partir do tipo de força utilizada no preenchimento do molde, os processos de fundição podem ser considerados como fundição por gravidade (areia verde, em casca, molde permanente, etc.), fundição por centrifugação e fundição sob pressão (injeção ou molde metálico). O presente resumo irá expor, de forma sucinta, as características do processo de fundição sob pressão, apontando seu funcionamento, vantagens e desvantagens desse processo.

1. FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

A fundição sob pressão é um dos diversos tipos de processos de fundição de metais (mas não somente aplicado aos mesmos), que também é conhecido como fundição por injeção.

O processo de Fundição sob Pressão foi criado em 1849, dada a necessidade de produção de tipos de chumbo para tipografia. Em 1907, patenteou-se a primeira máquina de injeção de câmara quente, que foi largamente utilizada na produção de componentes para máscaras contra gases e de binóculos (ASM, 1970).

A indústria automobilística utiliza uma grande quantidade de peças fundidas sob pressão: tampas de válvulas, fechaduras, carcaças de motor de arranque, maçanetas, caixas de câmbio de máquinas agrícolas. O mesmo acontece com a indústria aeronáutica, que utiliza peças fundidas principalmente de ligas de alumínio e magnésio. Essa variedade de produtos indica a importância desse processo de fabricação dentro do setor de indústria metal-mecânica (MACHADO, 2016).

Segundo Chiaverini (1986), é um processo que consiste em forçar o metal líquido, sob pressão, a penetrar na cavidade do molde, chamado de matriz. Esta é metálica, portanto de natureza permanente e, assim, pode ser usada inúmeras vezes.

O processo de injeção de metal sob pressão e o de injeção de polímeros são similares, mas devido ao desgaste acentuado das matrizes metálicas, a injeção de metais fica restrita aos não-ferrosos de baixo ponto de fusão, principalmente ligas de alumínio e ligas de zinco (SOARES, 2000).

O aspecto das peças fundidas por pressão se caracterizam pela sua limpeza e brilho. Porém, podem aparecer falhas superficiais devido a um desenho incorreto. Também podem ocorrer na superfície das peças pequenos desenhos os quais não são relevantes, pois são apenas fluxo de metal liquido.

1. PROCESSO

Nesse processo, o metal líquido esta contido num recipiente aquecido por uma fonte adequada de calor. No seu interior, localiza-se um cilindro, ao longo do qual desliza um pistão. O cilindro é dotado de duas aberturas A e B, por onde penetra metal líquido, quando o pistão esta levantado. Ao cilindro está ligado um canal que leva diretamente à matriz. Ao descer, o pistão força o metal do cilindro, através do canal, no interior das cavidades da matriz. A pressão é mantida até que o metal se solidifique. Então, a matriz é aberta e a peça ejetada por meio de pinos acionados hidraulicamente (CHIAVERINI, 1986).

Ao fim desse ciclo, a matriz é aberta e a peça, pronta, é retirada da câmara (cavidade). A matriz é aprontada para nova corrida, sendo limpa, calibrada e lubrificada. Essa operação é de grande importância para a manutenção das matrizes e também para obtenção de peças com excelentes acabamentos superficiais, típicos desse processo.

O processo de fundição sob pressão pode ser realizado de duas formas: em câmara quente; ou câmara fria. Isso depende da temperatura do metal fundido.

1. Fundição sob pressão em câmara quente

Processo aplicado se o metal a ser utilizado funde a uma temperatura baixa e não ataca o material do cilindro e pistão de injeção, este cilindro pode ser colocado diretamente no banho de metal fundido (CHIAVERINI, 1986).

Assim a máquina é dotada de duas mesas: uma fixa e outra móvel. Na
mesa fixa ficam uma das metades da matriz e o sistema de injeção do metal. Na mesa móvel localizam-se a outra metade da matriz, o sistema de extração da peça e o sistema de abertura, fechamento e travamento da máquina (TELECURSO 2000, 1998). A Figura 1 esquematiza o processo.

Figura 1 - Máquina de fundição sob pressão em câmara quente.

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Fonte: CHIVERINI (1986).

Em máquinas do tipo câmara quente (mais empregadas para ligas de zinco) opera-se com pressões da ordem de 3 a 30 MPa, obtendo-se de 7 a 10 injeções/min. Como cada matriz costuma ser do tipo multi-cavidades isto gera uma elevada produtividade. O alto custo da matriz metálica viabiliza esse processo somente para lotes superiores a 5000 peças, sendo que uma matriz fabricada num aço resistente ao calor tem durabilidade de 100.000 ou mais injeções, no caso de se trabalhar com a liga - à base de zinco - ZAMAC (SOARES, 2000).

1. Fundição sob pressão em câmara fria

Se a liga se funde a uma temperatura mais alta, o que prejudicaria o sistema de bombeamento (cilindro e pistão), usa-se a máquina de fundição sob pressão de câmara fria, empregada principalmente para fundir ligas de alumínio, magnésio e cobre (CHIAVERINI, 1986).

O princípio de funcionamento desse equipamento é o mesmo, como mostra a Figura 2.

Figura 2 - Máquina de fundição sob pressão em câmara fria com pistão na horizontal.

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Fonte: CHIVERINI (1986).

A diferença é que o forno que contém o metal líquido é uma unidade
independente, de modo que o sistema de injeção não fica dentro do
banho de metal, A máquina de fundição sob pressão em câmara fria pode ser horizontal ou vertical, de acordo com a posição de atuação do pistão (ASM, 1970).