"O empresas de fundição sob pressão de magnésio prefira o magnésio devido às suas propriedades únicas (ductilidade, maleabilidade, brilho e índice de endurecimento). Esses atributos tornam o magnésio uma escolha ideal para fundição sob pressão. Seu desempenho, flexibilidade de design e eficiência são suas características mais salientes. É uma opção muito boa para engenharia precisa.”
O magnésio ganhou popularidade na fundição devido às suas características incomparáveis em relação a outros metais. Primeiro, é imperativo entender a questão? 'o que é fundição'. No fundição, as ligas metálicas fundidas são forçadas a entrar no molde (matriz) sob pressão e resfriadas rapidamente. O produto deste processo é denominado fundido.
É um método focado na precisão que requer certas habilidades, conhecimentos e considerações, que são abordadas adicionalmente neste artigo. Além disso, veremos também as propriedades da liga de magnésio, como funciona o processo de fundição sob pressão e como ela é utilizada em diferentes indústrias.
Quais são as propriedades da liga de magnésio?
A liga de magnésio possui múltiplas características pelas quais é amplamente utilizada em empresas como aeroespacial, automotiva, eletrônica, médica, etc.
Leveza:
A liga de magnésio é um material extremamente leve. Se tomarmos quantidades iguais de magnésio e aço, o magnésio será 75% mais leve que o aço. Da mesma forma, é 33% mais leve que o alumínio. Apesar disso, permanece incrivelmente durável.
Força elevada
Apesar de ser leve, o magnésio é extremamente forte e durável. É por isso que tem uma excelente relação resistência-peso. É poderoso sem ser volumoso. Esses tipos de materiais são ideais para aplicações aeroespaciais porque fornecem resistência sem adicionar muito peso.
Resistência à Corrosão
O magnésio tem uma resistência à corrosão muito forte. Ao contrário de outros metais, que podem corroer quando expostos à umidade, a liga de magnésio permanece essencialmente inalterada. Este recurso é adequado para a produção de componentes que ficarão expostos à umidade. Ferramentas externas, peças de automóveis e quadros de bicicletas são alguns exemplos de seus usos.
Resfriamento de alta pressão
A liga de magnésio tem a capacidade única de resfriar e solidificar rapidamente sob alta pressão. Esta tendência de solidificação rápida é extremamente importante em fundição sob pressão de magnésio. Veremos o processo de fundição sob pressão com mais detalhes adiante.
Ligas de magnésio usadas em fundição sob pressão
Ligas específicas de magnésio com diferentes composições de outros metais inertes são aplicadas para fundição sob pressão. A adição de metal inerte foi feita para alterar a composição química e física para determinadas aplicações
Uma peça de magnésio feita com fundição sob pressão
Mesa: Ligas de magnésio usadas em fundição
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Tipo de liga |
Composição % (Aprox.) | Propriedades e aplicativos |
| AZ91D | Alumínio (9%), Zinco (1%) e Magnésio (94%) | Oferece uma boa relação resistência-peso, excelente resistência à corrosão e alta condutividade térmica. |
| AM60B | Alumínio (6%), Manganês (0.15%) e Magnésio (93.85%) | Esta liga é adequada para aplicações automotivas, proporcionando boa resistência e ductilidade. |
| AM50A | Alumínio (5%), Manganês (0.3%) e Magnésio (94.7%) | AM 50 A é um bom compromisso entre resistência e ductilidade, comumente usado em automotivo componentes. |
| AZ31B | Alumínio (3%), Zinco (1%) e Magnésio (94%) | Leve com boas propriedades mecânicas, adequado para uma variedade de aplicações de fundição sob pressão. |
| AZ63A | Alumínio (6%), Zinco (3%) e Magnésio (91%) | Possui propriedades aprimoradas de resistência à corrosão em comparação com outras ligas, tornando-o adequado para aplicações em ambientes agressivos. |
| AE44 | Alumínio (4%), Elementos de terras raras (4%) e Magnésio (92%) | Esta liga de magnésio oferece maior resistência e resistência a altas temperaturas, tornando-a adequada para aplicações em altas temperaturas. |
| ZK60A | Zinco (6%), Zircônio (0.45%) e Magnésio (93.55%) | É conhecido por sua alta resistência e excelente absorção de choque e é frequentemente usado em aeroespaço e aplicações de defesa. |
| HK31A | Zircônio (3%), Elementos de terras raras (Y), (1.5%) e Magnésio (95.5%) | Este oferece boa resistência à corrosão e soldabilidade. É adequado para aplicações que exigem desempenho em temperaturas elevadas. |
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Processo de fundição sob pressão de magnésio
Fundição sob pressão de magnésio, ou fundição sob pressão de liga de magnésio, o procedimento envolve a injeção de liga de magnésio fundido sob alta pressão em um molde específico (matriz). No molde, a liga fundida solidifica rapidamente. Essa tecnologia produz componentes de máquinas com design fino e formato complexo ou peças com características próximas às da liga de magnésio.
Um guia passo a passo para o processo de fundição sob pressão de magnésio
Existem certas etapas do processo de fundição sob pressão de magnésio que são discutidas gradualmente abaixo.
Etapa 1: Preparação da Liga de Magnésio
O primeiro passo é fazer a liga de magnésio. O magnésio e metais de liga específicos são fundidos em quantidades específicas. Eles são aquecidos juntos até que um líquido fundido seja formado. Esta etapa de fusão controlada ocorre dentro de um forno. As temperaturas do forno podem chegar a 400-500 graus Celsius.
Etapa 2: injeção de alta pressão
A liga de magnésio fundida é então bombeada para um molde sob alta pressão. Esta é a etapa chave do processo, conhecida como fundição sob pressão. A pressão pode atingir até 100 MPa nesta etapa.
Isso garante que o molde seja preenchido de forma completa e consistente, sem espaços vazios. A alta pressão ajuda a forjar todos os detalhes minuciosos do molde. O molde é fabricado em um material resistente e durável, como o aço, que resiste às condições desse processo.
Etapa 3: Resfriamento Rápido e Solidificação
Uma vez que a liga de magnésio derretida está dentro do molde, ela esfria e solidifica rapidamente. Esta é uma fase importante no processo de fundição sob pressão. Isso ocorre porque o resfriamento em alta velocidade garante que todos os detalhes do molde sejam retidos.
Em seguida, o molde é aberto para liberação do molde. Isso requer cuidado porque os elementos mais delicados do design podem ser arruinados. O molde de magnésio é posteriormente processado após a extração, como corte e acabamento superficial.
Tipos de fundição sob pressão de magnésio
O processo de fundição de magnésio tem dois tipos principais de câmara quente e fundição sob pressão em câmara fria. As diferenças de usinagem e protocolos de operação são específicos para cada tipo de fundição sob pressão.
1- Fundição sob pressão em câmara quente
Neste método de fundição sob pressão de magnésio, a liga de magnésio está contida em um cadinho fechado com válvula e êmbolo. A válvula permite que uma quantidade fixa de liga de magnésio entre na câmara do molde enquanto o êmbolo a empurra para dentro. A temperatura gira em torno de 500 graus Celsius, com pressão máxima aplicada de 35MPa. Pode perfazer até seis partes por minuto.
Fundição sob pressão em câmara quente
O processo de fundição sob pressão em câmara quente geralmente é concluído em cinco etapas;
- Preparação da Matriz: O processo começa com a preparação da matriz, geralmente feita de aço temperado, que é então montada com segurança na máquina de fundição sob pressão.
- Derretendo: Na câmara quente (área de combustão), um cadinho que contém o metal, normalmente ligas com baixos pontos de fusão como magnésio, zinco ou chumbo, é aquecido até passar ao estado líquido.
- Injeção: Uma vez fundido, um pistão força o metal para dentro da cavidade da matriz sob alta pressão. A pressão ajuda a garantir que o metal líquido preencha o molde, resultando em peças detalhadas e precisas.
- Solidificação e resfriamento: Depois que o molde é preenchido, o metal fundido esfria rapidamente e solidifica dentro da cavidade da matriz, assumindo a forma do molde.
- Ejeção: Finalmente, a peça recém-formada é ejetada do molde e o excesso de material é aparado.
2- Fundição sob pressão em câmara fria
Neste tipo de fundição sob pressão de magnésio, um êmbolo injeta liga de magnésio fundido na câmara do molde a uma alta velocidade de 5-10 m/s. A pressão aqui é de 35-140 MPa, que é significativamente mais alta do que na fundição sob pressão em câmara quente. Um único ciclo leva cerca de um minuto para ser concluído.
Fundição sob pressão em câmara fria
O processo de fundição sob pressão em câmara fria envolve as seguintes etapas;
- Preparação: A preparação do metal magnésio a ser fundido é derretida dentro de um recipiente separado.
- Verter: Uma quantidade específica de metal fundido é transportada com uma concha e despejada na câmara de granalha conectada ao orifício da matriz de onde o metal fundido será derramado.
- Injeção: O metal fundido é então empurrado para dentro da cavidade da matriz sob alta pressão exercida por um êmbolo.
- Solidificação e Resfriamento: O metal fundido se espalhará pela cavidade e tomará forma. Depois é deixado para solidificação e resfriamento.
- Ejeção A metade móvel da matriz é então ejetada e a peça fundida é coletada dela. Em seguida, as matrizes são fixadas novamente para prosseguir para o próximo ciclo de fundição de forma semelhante.
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Aplicações de fundição sob pressão de magnésio
O objetivo central de toda indústria manufatureira é produzir produtos de qualidade premium, o que por sua vez aumenta a demanda do comprador. As diversas indústrias que empregam fundição de magnésio processo são mencionados abaixo.
Indústria automobilística
Fundição sob pressão de magnésio na indústria automotiva
As peças do motor e os elementos estruturais construídos em fundição sob pressão de magnésio pesam menos. Isso é ótimo para aplicações automotivas. Melhora a eficiência de combustível e o desempenho geral. As ligas de magnésio reproduzem com precisão detalhes mais finos e são uma excelente escolha para projetos de componentes complexos na indústria automotiva.
Aplicações Aeroespaciais
Fundição sob pressão de magnésio na indústria aeroespacial
Na indústria aeronáutica, cada quilograma conta. Como resultado, a fundição sob pressão de magnésio é amplamente utilizada nesta aplicação. As estruturas dos assentos e os componentes estruturais em magnésio são leves, mas resistentes. Isso melhora a eficiência de combustível e o desempenho geral da aeronave.
Aplicações Médicas
Aplicações de fundição de magnésio em implantes ortopédicos
O magnésio não é apenas moldável em formas complexas, mas também é biocompatível. Esse recurso o torna apropriado para a fabricação de dispositivos médicos. A fundição sob pressão de magnésio é usada em implantes ortopédicos e dispositivos médicos leves. Também é compatível com tecnologias de imagem como MRI, o que aumenta seu apelo.
Eletrônicos e bens de consumo
Aplicações de fundição de magnésio em aparelhos eletrônicos
Os corpos de laptops, smartphones e câmeras geralmente são construídos em magnésio fundido. Oferece excelente blindagem eletromagnética contra EMI / RFI, tornando-o ideal para eletrônicos. Devido à sua propriedade de alta condutividade térmica, é utilizado em aparelhos eletrônicos para dissipar o calor emitido por circuitos eletrônicos.
Quais são os desafios associados à fundição em liga de magnésio?
Certos desafios podem ser enfrentados ao fundir liga de magnésio;
- O magnésio é propenso à oxidação e combustão devido à sua natureza altamente reativa.
- O rasgo a quente ocorre quando o material sofre contração desigual à medida que esfria. Isso leva a rachaduras na peça fundida. Comparado à liga de alumínio, o magnésio tem maior tendência a enfrentar esse problema.
- As ligas de magnésio preenchem o molde rapidamente. Esse enchimento rápido cria um desafio com a ventilação do gás, tornando mais difícil deixar os gases presos escaparem durante o processo. Isso pode afetar a qualidade geral da fundição.
- Para comparar as ligas de magnésio com o alumínio, o magnésio também não retém e altera o calor. No processo de fundição sob pressão, isso pode fazer com que as peças esfriem muito rapidamente, especialmente em seções finas. Este resfriamento prematuro pode criar bloqueios nos canais de alimentação e resultar em defeitos na peça fundida final. Portanto, manter a temperatura certa é crucial ao trabalhar com magnésio para evitar estes problemas.
Leia mais:
- O que é fundição sob pressão? Processo de fundição sob pressão e visão geral
- O que é fundição sob pressão de alta pressão?
- Fundição por gravidade: visão geral, processo e aplicações
- Fundição sob pressão em câmara quente: um guia abrangente
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Resumindo
Fundição sob pressão de magnésio é um processo de fabricação valioso que pode potencialmente mudar o futuro da engenharia de precisão. Quando se trata de liga de magnésio, a primeira coisa que vem à mente é a sua leveza. O uso de ligas de magnésio em aplicações estruturais em indústrias como automotiva, aeroespacial, ferramentas elétricas e eletrônica promoveu a diversificação do processo de fundição sob pressão.
Além disso, o uso de magnésio na fundição sob pressão de paredes finas deu um impulso à engenharia computacional integrada de materiais. Este guia detalhado o ajudará a compreender o processo de fundição sob pressão de magnésio e aumentará a eficiência do trabalho.
Perguntas Frequentes
A fundição sob pressão de magnésio é uma solução econômica para produção em alto volume?
Sim, pode ser uma forma muito econômica de produção em alto volume. Inclui baixa densidade de magnésio, que produz componentes leves. Além disso, o processo produz relativamente pouco desperdício de material, que pode ser facilmente reciclado.
Quais processos de pós-fundição são comumente usados nas peças fundidas de magnésio?
Processos de pós-fundição são usados para obter melhores acabamentos superficiais nas peças fundidas de magnésio. Esses processos geralmente incluem fresamento, torneamento, furação, retificação e tratamento de superfície.
Quais são os defeitos comuns encontrados na fundição sob pressão de magnésio?
Defeitos comuns na fundição sob pressão de magnésio incluem; porosidade, encolhimento e decorrentes de problemas como canalização inadequada e controle inadequado de temperatura durante o processo de fundição. A otimização vigilante dos processos e o controle de qualidade ajudam a mitigar esses desafios.