Compreendendo a diferença entre moldagem e fundição: principais insights

No campo da fabricação, conhecer as limitações dos processos de moldagem e fundição pode ser essencial para decidir uma técnica de produção específica. Ambos envolvem moldar um material em uma forma ou formas específicas, embora de uma maneira diferente e única, trazendo diferentes benefícios e aplicações. A moldagem é geralmente associada à moldagem de materiais deformáveis ​​como plástico ou borracha em uma cavidade, que é chamada de molde, e neste caso, uma cavidade formada pelo uso de processos como moldagem por injeção ou moldagem por compressão. Na mesma linha, a fundição quase sempre exige a necessidade de despejar metal fundido ou resina em um molde, permitindo que ele esfrie. O objetivo deste blog é focar nos processos, incluindo para que eles são adequados e seus desafios específicos, a fim de explicar como e por que um leitor seria capaz de empregar um em particular.

O que é Casting e como funciona?

Conforme definido acima, fundição é o termo usado na indústria de manufatura em que o líquido é despejado em um recipiente/cavidade moldado e deixado para esfriar para solidificar em um formato específico. Isso geralmente é realizado com metais, resinas ou plásticos. Existem cinco princípios básicos na realização do processo de fundição. Por exemplo – fazer um molde, derreter o material, despejar o material fundido no molde, resfriar o material e retirar o produto solidificado do molde. Em uma operação, permitiu a criação de formas detalhadas que, de outra forma, exigiriam várias operações e minimizariam o desperdício.

Compreendendo o processo de fundição

O processo de fundição começa com a fabricação de um molde preciso, que geralmente é formado com areia, metal ou cerâmica, que é o oposto do objeto desejado. Esse molde precisa resistir a temperaturas e pressões bastante significativas para que não mude consideravelmente sua forma durante todo o processo. Normalmente, os materiais fundidos são alumínio, que … mais de 650 ° C, ou ferro, que é … até 1600 ° C. Antes de despejar o líquido no molde de fundição, é muito importante que o líquido tenha propriedades uniformes e menos impurezas. Uma vez que o líquido atinge sua temperatura ideal de vazamento, ele é despejado na cavidade do molde pré-aquecido, o que tem sido benéfico na redução do choque térmico, que pode resultar em defeitos durante o processo.

À medida que o líquido esfria durante o período de resfriamento, o material se torna sólido dentro do molde. Portanto, o tempo de resfriamento ou a duração necessária para o metal líquido congelar afeta diretamente a microestrutura, bem como a mecânica do produto final; o resfriamento sob controle leva a um melhor crescimento cooperativo dos grãos, tornando as estruturas dos grãos mais fortes também, bem como melhores para a resistência. Por exemplo, o ferro fundido precisa de resfriamento lento para evitar fraturas por estresse, enquanto o alumínio tem solidificação rápida para que sua resistência à tração seja maior.

Após a solidificação, o componente é submetido à remediação do molde, sendo o produto resultante a fundição. Como pode envolver o uso de vibração mecânica, lavagem com solvente ou jactos de água para remover a fundição de forma não destrutiva, também é possível usar vibração mecânica, lavagem com solvente ou jatos de água. Testes não destrutivos e controle de qualidade, em particular, defeitos internos e externos utilizando métodos de raio X e ultrassom, são importantes devido aos requisitos de alta solidez e precisão associados a parâmetros geométricos frequentemente encontrados em componentes aeroespaciais ou automotivos.

Os produtores podem melhorar os parâmetros de desempenho da fundição para atender ao foco da indústria, avaliando cada sequência e seus respectivos problemas tecnológicos nos processos de fundição.

Tipos de materiais de fundição

Diferentes materiais que têm características diferentes são usados ​​em processos de fundição e cada um deles é usado para um propósito específico. Listados abaixo estão alguns dos materiais de fundição mais comuns disponíveis:

1. Ligas de alumínio: Usado principalmente nas indústrias automotiva e aeronáutica, as ligas de alumínio são leves e resistentes à corrosão. Essas ligas têm fluidez razoável, baixas temperaturas de fusão (aproximadamente 6600C) e alta condutividade térmica.
2. Ferro (Ferro Fundido e Ferro Dúctil): O ferro fundido tem uma excelente capacidade de suportar desgaste e também é alto em resistência à compressão, por isso é comumente usado em blocos de motor e peças de máquinas. Devido às suas estruturas grafíticas esferoidais AI, o ferro dúctil tem maior ductilidade e resistência ao impacto.
3. Ligas de Aço: Devido ao seu alto ponto de fusão, as ligas de aço são usadas na fabricação de peças de construção e máquinas pesadas. Sua soldabilidade também é excelente, tornando-as adequadas para aplicações frias ou quentes.
4. Ligas de cobre (bronze e latão): Ligas de cobre têm condutividades térmicas e elétricas muito boas, daí suas aplicações em eletrônicos e encanamentos. Bronzes com superfície são fortes e resistentes ao desgaste, enquanto o latão oferece altas propriedades acústicas.
5. Ligas de magnésio: As ligas de magnésio são conhecidas por serem um dos metais estruturais mais leves e, portanto, utilizadas na indústria automotiva e setores aeroespaciais para moldar componentes sensíveis ao peso. Esses metais possuem boas propriedades de usinagem e fundição sob pressão, respectivamente.
6. Ligas de Zinco: Ligas de zinco são facilmente fundidas e são caracterizadas por boa ductilidade, resistência à corrosão e estabilidade dimensional. Devido a esses atributos, ligas de zinco são amplamente utilizadas na fundição sob pressão de peças como fixadores e componentes automotivos complexos.
7. Ligas de Titânio: Suas características são descritas por uma relação resistência-peso e resistência à corrosão estrondosamente alta, tornando as ligas de titânio indispensáveis ​​para uso nas áreas aeroespacial e biomédica. No entanto, seu alto ponto de fusão e reatividade também apresentam problemas na fundição.

Todos os materiais estão associados a certas desvantagens e benefícios, o que exige sua seleção apropriada de acordo com as necessidades da aplicação e as tecnologias de processamento disponíveis.

Ferramentas e equipamentos usados ​​na fundição

Materiais e ferramentas da operação de fundição correta devem ser os apropriados. Moldes são úteis; eles podem ser feitos de areia, metal ou cerâmica, dependendo do uso e das propriedades dos materiais. Esses moldes determinam os contornos do produto final. Fornos de fusão liquidam o metal e o mantêm até a fundição. Panelas adaptadas para altas temperaturas e para deformação segura e eficiente do material são usadas para transportar o metal do forno para o molde. Ferramentas de modelagem fabricam dispositivos que fornecem réplicas do formato de fundição alvo, definindo o tamanho e a configuração necessários para a produção dos moldes. Além disso, dispositivos de fabricação de núcleos moldam os núcleos e são responsáveis ​​pela criação de peças internas sólidas de fundições complicadas. O aparelho de desgaseificação é usado para eliminar gases do material fundido, aumentando a qualidade das fundições. As coberturas podem ficar em último lugar, mas são indispensáveis ​​para a qualidade da fundição porque controlam a velocidade de resfriamento das fundições conforme exigido pela operação.

Qual é a diferença entre moldagem e fundição?

Principais diferenças entre moldagem e fundição

Moldagem e fundição, embora ambas importantes na indústria, mostram algumas características únicas em termos de processos, materiais e usos. Moldagem envolve colocar material maleável como plástico, borracha ou silicone em um molde onde ele esfria e solidifica na configuração desejada. A maioria dos materiais usados ​​em processos de moldagem são geralmente menores em escala em comparação aos metais usados ​​na fundição, tornando a moldagem adequada para produtos que exigem características complexas e materiais macios.

Em contraste, fundição é o vazamento de metais líquidos ou substâncias fundidas em moldes até que eles endureçam. Geralmente, tais procedimentos são mais custosos em termos de produção, já que os metais têm que ser submetidos a temperaturas extremas para serem derretidos, mas tais processos produzem grandes peças sólidas que precisam de maior resistência e permanência.

A principal diferença é sobre os estágios da matéria. A moldagem geralmente envolve materiais que são despejados em pressões mais baixas e definidos em uma temperatura mais baixa, enquanto os processos de fundição estão preocupados com a fusão de metais sólidos em estado líquido para construir peças resistentes. Além disso, as peças pesadas e resistentes resultam mais frequentemente devido aos processos de fundição, enquanto as leves e flexíveis são mais frequentemente devido à moldagem de plástico.

Com base em dados, a fundição envolve materiais com densidades de 7.0 a 8.9 g/cm³, enquanto em materiais de moldagem como plásticos, as densidades variam entre 0.9 e 2.3 g/cm³. O prazo para fundição pode variar de horas a dias, mas o processamento do molde pode levar apenas alguns minutos, dependendo da complexidade do design e do material escolhido. Conhecer essas diferenças é essencial para escolher o método ideal em relação às especificações e fatores de custo para uma aplicação específica.

Processo de moldagem explicado

O processo de moldagem é amplamente conhecido como um processo de fabricação de impacto, que é caracterizado pelo uso de um molde para atingir o formato desejado da peça de trabalho. Para começar, algumas das matérias-primas, como polímero, plástico ou borracha, são consistentemente elevadas a uma temperatura que as torna macias e fáceis de serem moldadas. O material composto responde adequadamente, preferencialmente colocado ou injetado na cavidade do molde que já foi definida. Um grau de pressão garante que o material se estenda a todos os cantos do molde. Uma vez que a espuma tenha esfriado e endurecido, o produto pode ser desmoldado e quaisquer outros tratamentos de superfície podem ser aplicados, se necessário. Este método permite tempos de produção rápidos e é eficaz na fabricação de seções leves, mas detalhadas e intrincadas, com tolerâncias apertadas. Os materiais, incluindo moldes, bem como o tipo de moldagem, seja compressão ou injeção, dependem de como o produto final deve funcionar.

Escolhendo entre moldagem ou fundição para seu projeto

Fundição e moldagem são métodos bastante eficazes usados ​​na fabricação, mas são distintamente diferentes. Os processos de moldagem são relativamente mais rápidos, mais eficientes e mais eficazes na produção em massa de componentes leves e de alta resistência. Além disso, é principalmente econômico para processos de produção em massa de plástico e polímero. No entanto, os metais sempre exigirão processos de fundição sempre que houver necessidade de fabricar produtos pesados ​​e complexos que sejam altamente estressados. Além disso, é mais barato para produção limitada de peças em larga escala ou materiais densos. No entanto, pode ser necessário declarar se deve ser baseado nos requisitos de material e estruturais combinados com a economia de produção. Isso permite atender aos requisitos de um escopo e orçamento de projeto.

Explorando Moldagem por Injeção vs Fundição sob Pressão

O processo de moldagem por injeção passo a passo

1. Fixação: O primeiro passo deste procedimento é unir e prender as duas metades do molde aplicando uma força de fixação para mantê-las fechadas. Este passo garante que durante a injeção do Material, não haja pressão que cause vazamento do material.
2. Injeção: O material selecionado em plástico, geralmente na forma de pellets, é fornecido por meio de um funil para ser alimentado em um barril aquecido; onde é derretido e liquefeito. Este plástico liquefeito é então bombeado sob pressão para uma cavidade formada no molde fechado.
3. Refrigeração: Quando a cavidade é preenchida, a cavidade é então preenchida com o plástico, que é deixado esfriar e solidificar para tomar a forma do molde. O tempo de resfriamento depende do material e da geometria da peça.
4. Ejeção: Uma vez que a operação de resfriamento termina, o molde é separado, e a parte solidificada é empurrada para fora com a ajuda de pinos ou alguns mecanismos de ejeção. A parte pode ser processada ainda mais, incluindo aparar para remover todo o material extra que não é necessário.
5. Ciclo de repetição: O molde é novamente fixado e o mesmo processo é repetido sobre a peça recém-fabricada. A natureza é cíclica, o que torna a produção em massa de componentes com qualidade uniforme muito possível.

Por que escolher fundição sob pressão?

Molde fundição é a melhor opção para fazer elementos precisos e delicados, pois simultaneamente amadurece todo o processo, permitindo a reprodução de detalhes complexos com acabamentos de superfície superiores. Este procedimento de fabricação é particularmente útil para a fabricação de ferramentas de metais não ferrosos, como alumínio, zinco ou magnésio, que são fortes e resistentes ao desgaste. Este método é eficaz para produção em massa, pois há muito pouco desperdício de material e muito pouco processamento é necessário devido a um bom acabamento de superfície. Além disso, há tempos de resposta rápidos com fundição sob pressão, e as peças são consistentes em qualidade, permitindo sua aplicação em indústrias onde a produção em massa de componentes de alta qualidade é exigida, ou seja, automotiva e eletrônica de consumo.

Fundição sob pressão vs moldagem por injeção: principais diferenças

Ao distinguir a fundição sob pressão da moldagem por injeção, as diferenças em termos de materiais e processos entram em jogo. A fundição sob pressão é basicamente usada em peças de metal não ferroso e é um processo de forçar metal fundido em um molde de aço sob imensa pressão. Este caso está associado a peças com bom acabamento de superfície e boa estabilidade dimensional. Em contraste com isso, a moldagem por injeção é onde polímeros plásticos são aquecidos até derreter e então injetados em um molde. É especialmente útil para a produção em massa de formas complexas de elementos plásticos com um alto grau investido de precisão e nível de acabamento, o que significa que as operações são necessárias para completar a superfície dos elementos produzidos.

Independentemente de como se olha para os processos fornecidos, eles são frequentemente selecionados com base no material e nas propriedades gerais que se pretende ter no produto final. A fundição sob pressão é relativamente mais amplamente adotada, onde os insertos moldados menores são mais duráveis ​​e suficientes para a maioria das aplicações nas indústrias automotiva e aeronáutica, onde o desgaste, bem como as capacidades estruturais, são primordiais. O oposto é verdadeiro para produtos voltados para consumidores ou eletrônicos, onde a fundição sob pressão é evitada porque os intermediários são caros, tornando adequada a produção em massa de peças plásticas baratas, o que a moldagem por injeção fornece.

Em termos de quantidade de produção, fundição sob pressão e moldagem por injeção são consideradas processos de fabricação em massa; no entanto, fundições sob pressão têm tempos de ciclo mais curtos devido ao resfriamento mais rápido do metal, enquanto a maior variedade de plásticos e adaptabilidade de design permitem a produção rápida de peças em moldagem por injeção. No entanto, fundição sob pressão e moldagem por injeção continuam sendo duas tecnologias concorrentes com escopos diferentes, exemplificados pelas propriedades mecânicas e térmicas das peças necessárias, o volume de produção e o custo do processo.

Quais materiais são melhores para moldagem por injeção de plástico?

Plásticos comuns usados ​​em moldagem por injeção

1. Acrilonitrila butadieno estireno (ABS): Um material muito apreciado por sua resistência mecânica e resistência à deformação e abrasão. Bem adequado para aplicações em indústrias agrícolas, elétricas e automobilísticas.
2. Polipropileno (PP): Uma vantagem de ter excelente resistência ao calor e a produtos químicos e flexibilidade é amplamente utilizada na produção de contêineres e algumas peças de automóveis.
3. Polietileno (PE): Apresenta boa eficácia em capacidades de barreira à água e tem amplo escopo de uso em produtos de consumo e materiais de embalagem.
4. Policarbonato (PC): Possui alta resistência e excelente transparência; isso o ajuda a encontrar boas aplicações em lentes de óculos e qualquer equipamento de proteção.
5. Nylon ou poliamida: Conhecidos por sua alta resistência e alta resistência ao atrito, esses materiais são amplamente utilizados em engrenagens e peças mecânicas.

Como selecionar o plástico certo para seu processo de moldagem

A seleção do plástico apropriado durante o processo de moldagem depende das seguintes considerações:

1. Propriedades do material: Identifique as propriedades mecânicas, térmicas e químicas que são necessárias para a aplicação específica. Por exemplo, se a resistência e a resistência ao impacto são as características mais procuradas, então o ABS pode ser usado, enquanto que, para aplicações que exigem resistência química, o polipropileno é o uso adequado.
2. Considerações de custo: Determine o custo do material plástico em relação ao seu peso por unidade, ao orçamento disponível o tempo todo e ao volume de produção esperado.
3. Condições de processamento: Plásticos tendem a ter diferentes pontos de fusão e viscosidade, o que determinará o design do molde e os tempos de ciclo. Polietileno, por exemplo, processa na extremidade inferior da escala, enquanto policarbonato está na extremidade superior da escala.
4. Requisitos do produto final: Inclua critérios como peso, durabilidade e qualidades estéticas. Como no caso em que um atributo como transparência é necessário, então o policarbonato ou outros plásticos transparentes semelhantes devem ser colocados em primeiro lugar no pedido.
5. Conformidade Ambiental e Regulatória: Verifique se o plástico escolhido atende às normas ambientais exigidas, pois para as indústrias alimentícia e médica isso é extremamente importante.

Com base nessas considerações, a seleção de materiais pode ser efetivamente otimizada em termos de características funcionais e requisitos de fabricação.

Como os projetos de moldes impactam os processos de fabricação?

O papel da cavidade do molde na moldagem e fundição

A cavidade do molde serve a um propósito particular de melhorar as características do componente final, sua forma, superfície e dimensões. Ela afeta a distribuição do metal fundido dentro do molde, os processos de resfriamento e solidificação e a possibilidade de falhas. Projetar a cavidade de forma apropriada também previne o desperdício de material e a probabilidade de defeitos como empenamento ou tiros curtos, melhorando assim a eficiência geral da produção.

Implicações de custo de diferentes ferramentas de molde

A seleção do ferramental de molde específico serve a um grande propósito em atingir o custo ótimo de um dado processo de fabricação. A maioria dos elementos de custo é responsável pela criação do molde original, sua manutenção e o número de ciclos, ou as peças que podem ser produzidas pelo molde de forma eficiente.

1. Custos iniciais do molde: O gasto inicial tende a ser influenciado tanto pelas características individuais quanto pelas dimensões gerais de um molde específico. Tipos básicos de moldagem de molde de alumínio para peças básicas, como moldagem por injeção, enumeram os custos como sendo de US$ 1000 a US$ 5000, enquanto peças mais complicadas, como tipos de moldagem de cavidade profunda, podem chegar a US$ 50,000.
2. Custos de material e fabricação: Diferentes vantagens de custo e vida útil estão associadas a moldes de aço e alumínio graduados. Inicialmente, moldes feitos de aço são caros, mas sua longevidade torna esse tipo de molde ideal para produção em massa. Em contraste, moldes de alumínio são menos caros e mais prontamente disponíveis e podem se desgastar mais rapidamente, tornando-os adequados para métodos de fabricação de baixo volume e prototipagem.
3. Custos Operacionais e de Manutenção: É evidente que as ferramentas são expostas a defeitos de desgaste e, por sua vez, aumentam as frequências dentro das quais as ferramentas podem operar. Essas despesas dependem do material do molde e do tipo de características do projeto, no entanto, quase todos os anos, esses custos atingem cerca de 5%-20% do custo inicial do molde.
4. Custos do tempo de ciclo e eficiência: O design do molde obviamente influencia o tempo do ciclo; quanto melhor o design do molde, menos tempo é necessário para resfriamento, e o ciclo se torna mais eficiente. A eficiência da produção pode fornecer importantes benefícios de custo na produção em massa porque diminuir o tempo do ciclo leva a uma maior produção e menores custos por peça.

Os fabricantes seriam capazes de avaliar os fatores acima e estar em posição de investir na construção de moldes e ferramentas que abrangessem uma compensação em termos de custo e necessidades de produção, aumentando assim a margem e a qualidade do produto final.

Melhorando a qualidade da produção por meio de um melhor design de molde

Para melhorar a qualidade da produção por meio da melhoria de um molde, várias estratégias precisam ser empregadas, como melhorar o fluxo do molde, introduzir novos materiais e adotar processos de fabricação de precisão. As principais autoridades no campo consideram tecnologias como design auxiliado por computador (CAD) ou ferramentas de simulação como críticas para provocar mudanças na estrutura do molde, de modo a aumentar a produtividade e a qualidade. O design adequado do molde resulta no padrão geral de deposição de material sendo consistente e melhorando a qualidade e os parâmetros físicos dos tempos de ciclo do produto acabado. Além disso, se materiais de alta qualidade forem utilizados, a vida útil do molde também é aumentada, e peças de alto padrão podem ser constantemente produzidas. Incorporar tecnologias modernas e avançadas durante a produção, incluindo sistemas de automação ou monitoramento em tempo real, certamente aumenta o valor da melhoria na qualidade da produção.

Fontes de Referência

Fundição de metais

Formação do elenco

Moldagem (processo)

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a principal diferença entre fundição e moldagem?

R: A diferença entre as técnicas de fundição e moldagem pode ser notada no processo envolvido e nos materiais usados. Na fundição de uma forma, o material líquido é despejado em um receptáculo, enquanto a moldagem geralmente envolve a formação de um material maleável em um molde. Os moldes geralmente são feitos de metais, e os materiais de fundição podem incluir borracha de silicone.

P: Quais são os materiais universais para fundição e moldagem?

R: Para fundição, os materiais realizados são metais ou uma de suas várias ligas, que podem derreter devido a altas temperaturas. Na moldagem, materiais curados são frequentemente usados ​​consistindo de dois ou mais componentes, geralmente borracha de silicone.

P: Em termos de processo, como o processo de moldagem por injeção e o processo de fundição sob pressão se comparam?

R: Os processos de injeção e fundição sob pressão são semelhantes no sentido de que ambos os processos envolvem a fabricação da peça usando moldes. A fundição sob pressão é descrita como o processo de injeção de metal fundido em uma matriz; a moldagem por injeção, no entanto, é um processo que envolve o aquecimento de materiais plásticos e a formação deles em um formato desejado usando um molde.

P: Para formas complexas, o que é melhor, fundição ou moldagem?

R: Na maioria das vezes, a fundição é a técnica de moldagem preferível quando se trata de complexidades de forma final, especialmente para metais. Isso ocorre porque a versatilidade da fundição captura designs intrincados e detalhados, já que os moldes são capazes de incorporar detalhes finos.

P: Quais são as vantagens do processo de moldagem por injeção de metal em relação ao método de fundição sob pressão?

R: Ela permite a fabricação de peças pequenas, complexas e intrincadas com alta precisão em comparação à fundição sob pressão. A moldagem por injeção de metal parece ser um método apropriado ao lidar com peças pequenas, complexas e intrincadas.

P: Como os materiais dentro do molde são removidos usando esses métodos?

R: Na fundição, depois que o material sólido é feito, ele é, na maioria dos casos, simplesmente forçado ou quebrado para fora da matriz, que geralmente é destruída no processo. Na moldagem, no entanto, a peça é, na maioria dos casos, retirada do molde sem quebrá-lo para que o molde possa ser usado novamente.

P: Como a borracha de silicone é usada na moldagem?

R: A borracha de silicone é regularmente utilizada em moldagem, pois é flexível, duradoura e adequada para produzir moldes detalhados. Também é resistente ao calor e, após misturar dois ou mais componentes, conhece o processo de cura que não pode ser evitado, por isso é bastante prática.

P: Os processos de fundição e moldagem sem primeiro construir um molde são bem-sucedidos?

R: Sim, criar um molde é importante, pois ele fornece os limites a serem seguidos ao concluir o produto final e o nível de detalhes colocado no produto. Um molde bem feito e construído com precisão é a garantia de que produzirá um molde ou item fundido preciso e bem acabado.

P: Como é determinado quando um fabricante deve preferir fundição à moldagem?

R: Um fabricante deve escolher fundição em vez de moldagem ao lidar com metais e há a necessidade de formar formas intrincadas que tenham detalhes muito pequenos. A fundição é o método mais preferido para tais indústrias em comparação a métodos alternativos.