A fundição sob pressão oferece produtividade, precisão e qualidade de superfície para componentes metálicos de alto volume, mas o sucesso depende fortemente de um projeto de peça que respeite a física do preenchimento rápido e da solidificação sob pressão. Características mal concebidas, como espessura de parede irregular, cantos vivos, concentração excessiva de massa ou tolerâncias muito apertadas, levarão a defeitos de preenchimento, porosidade, contração, distorção, fissuras e desgaste prematuro do molde, aumentando os custos e o desperdício. Seguir essas recomendações desde o estágio inicial do projeto garante peças fundidas sem defeitos, desempenho mecânico máximo e proporciona o equilíbrio mais econômico entre funcionalidade e facilidade de fabricação.
Espessura da parede
Se a espessura da parede de uma peça fundida for muito fina, será difícil preenchê-la durante o processo. fundição, o que pode levar facilmente a um preenchimento inadequado. Se a espessura da parede for muito grande, é provável que se formem grãos internos grosseiros, resultando em defeitos como cavidades de contração e porosidade. Além disso, podem aparecer marcas de afundamento na superfície, reduzindo as propriedades mecânicas da peça fundida. Peças com paredes finas oferecem boa densidade, melhorando relativamente a resistência e a capacidade de suportar pressão. Paredes excessivamente grossas também aumentam o peso da peça e consomem metal em excesso, elevando os custos. Em geral, a espessura da parede de peças fundidas não deve exceder 5 mm.
Espessura da parede para ligas de alumínio, magnésio e zinco (unidade: mm)
| Área da parede (cm²) | Ligas de alumínio e magnésio | Ligas de zinco |
| Mínimo | Recomendado até | |
| ≤ 25 | 0.8 | 2.0 |
| 25-100 | 1.2 | 2.5 |
| 100-500 | 1.8 | 3.0 |
| > 500 | 2.5 | 3.5 |
Se determinadas áreas da peça forem excessivamente espessas, deve-se utilizar um projeto oco para obter uma espessura de parede uniforme em toda a peça. Essa abordagem evita defeitos de contração em áreas espessas, além de reduzir o peso da peça.
Transições suaves em mudanças de espessura
A espessura da parede de cada seção transversal de uma peça fundida deve ser uniforme ou o mais próxima possível da uniformidade. Quando requisitos funcionais ou outros impedirem a uniformidade completa, a relação entre a espessura da parede e a espessura da parede não deve exceder 3:1. Transições graduais (conicidade ou raio) devem ser introduzidas para evitar mudanças abruptas de espessura; caso contrário, o fluxo do metal fundido pode ser prejudicado, levando a marcas de fluxo ou juntas frias. Além disso, tempos de solidificação diferentes entre as seções espessas e finas geram tensões internas desiguais, que podem causar trincas ou distorções. Em casos de transições de espessura abruptas, recomenda-se adicionar uma conicidade ou raio para garantir uma transição suave.
Na figura acima, o projeto #a é o pior e o projeto #d é o melhor.
Furos mínimos
Diâmetro mínimo e profundidade máxima dos furos para ligas de alumínio, magnésio e zinco (unidade: mm)
Se um furo for menor ou mais profundo do que os valores da tabela, ele ainda pode ser parcialmente formado durante a fundição sob pressão (como uma marca piloto) e, em seguida, finalizado por usinagem, embora isso aumente o custo da peça.
A distância entre os furos, entre os furos e os sulcos, e entre os furos e as bordas também deve ser considerada para garantir que a matriz tenha resistência suficiente para suportar o impacto e as severas tensões térmicas do metal fundido em alta temperatura.
| / | Diâmetro mínimo do furo | Profundidade do furo: vezes o diâmetro (d) | ||||
| Material | Recomendado até | Factível | furo não passante | furo não passante | Através do orifício | Através do orifício |
| / | / | / | d >5 | d <5 | d >5 | d <5 |
| Liga de alumínio | 2.5 | 2.0 | 4 | 3 | 8 | 6 |
| Liga de magnésio | 2.0 | 1.5 | 5 | 4 | 10 | 8 |
| Liga de zinco | 1.5 | 0.8 | 6 | 4 | 12 | 8 |
Evite seções muito finas
Seções finas da matriz têm baixa resistência e são propensas a deformação, curvatura ou fratura sob altas temperaturas.
costelas
As nervuras são usadas principalmente para aumentar a resistência da peça, evitar deformações e, secundariamente, para auxiliar o fluxo do metal fundido. As dimensões recomendadas para as nervuras são mostradas na tabela abaixo.
Tabela de dimensões de costelas recomendadas (unidade: mm)
| item | Dimensão recomendada |
| Espessura da parede parcial | - |
| Espessura da raiz t | t = (0.6 ~ 1) × T |
| Altura H | H ≤ 5T |
| Raio de concordância R | t ≤ R ≤ 1.25t |
| Ângulo de inclinação α | α = 1° ~ 3° |
- Evite designs de placa plana; adicionar nervuras melhora a resistência da peça.
- As nervuras podem auxiliar no fluxo do metal fundido; sua orientação deve estar alinhada com a direção do fluxo do metal.
- A disposição das costelas deve ser razoável, simétrica e distribuída uniformemente.
- Evite o acúmulo excessivo de espessura nas junções das nervuras.
ângulos de inclinação
Devido às diferentes tendências de adesão entre as três ligas comuns de fundição sob pressão e o molde, os ângulos de inclinação típicos são:
- Ligas de alumínio: maior adesão → ângulo de saída interno geralmente de 1°
- Ligas de magnésio: adesão ligeiramente inferior à do alumínio → ângulo de inclinação interno geralmente de 0.75°
- Ligas de zinco: menor adesão → ângulo de saída interno geralmente de 0.5°
Os ângulos de inclinação externa podem ser o dobro do ângulo de inclinação interna para garantir que a peça fundida permaneça no lado do núcleo durante a ejeção.
Projeto de raio de filete
Evite cantos externos vivos. Cantos externos vivos não só causam enchimento insuficiente, baixa densidade e resistência reduzida, como também representam riscos à segurança devido às arestas cortantes.
- Filetes internos – evite cantos vivos internos. Os raios dos filetes nas junções entre paredes afetam significativamente o desempenho, a qualidade e a vida útil da peça.
- Melhorar o fluxo de metal fundido, reduzir a turbulência, aumentar a capacidade de enchimento e facilitar a saída de gases.
- Cantos vivos causam concentração de tensão, levando a rachaduras ou falhas prematuras sob carga.
Quando é necessário aplicar revestimento, os filetes garantem uma camada uniforme e evitam o acúmulo em cantos vivos.
O raio do filete interno é normalmente igual à espessura da parede. Os raios do filete não devem ser excessivamente grandes, pois isso cria seções localmente espessas propensas à retração, porosidade e marcas de afundamento na superfície.
Boss
- Evite posicionar os ressaltos muito próximos das paredes ou uns dos outros. O projeto dos ressaltos deve seguir os princípios de espessura uniforme da parede e evitar espessura excessiva localizada.
- Minimize a altura do bocal. Altura excessiva reduz a força e dificulta o enchimento.
- Adicione costelas ao redor dos chefes. As costelas aumentam a resistência dos chefes e ajudam no preenchimento; chefes isolados devem ser evitados.
- Redesenhe os ressaltos inclinados para simplificar a estrutura da matriz. A otimização adequada dos ressaltos inclinados pode simplificar a matriz e reduzir custos.
Texto/Caracteres
- Os caracteres devem ser elevados (salientes) em relação à superfície da peça. Isso reduz os custos de usinagem e manutenção da matriz.
- As dimensões dos caracteres devem garantir um preenchimento adequado. A largura mínima de um caractere é de 0.25 mm, a altura varia de 0.25 a 0.5 mm, com um ângulo de inclinação de 10°. Os caracteres geralmente não devem ser colocados nas laterais, pois isso cria reentrâncias que impedem a sua ejeção.
Threads
- Evite threads externas que utilizem toda a thread principal.
- Os threads internos não devem ser fundidos diretamente.
Facilitar a remoção do flash e do portão
- Evite ângulos agudos entre as paredes parciais e a linha de junção.
- Simplifique a geometria da peça para evitar formatos complexos de linhas de partição que dificultam a remoção de rebarbas.
Tolerâncias:
A linha de partição e os deslizamentos do núcleo influenciam a precisão da tolerância dimensional.
Partindo do pressuposto de que os requisitos funcionais devem ser atendidos, as tolerâncias devem ser flexibilizadas ao máximo:
- Tolerâncias mais rigorosas exigem tolerâncias de matriz mais rigorosas → custo da matriz mais elevado
- A vida útil do dado é reduzida.
- É necessária manutenção e substituição frequentes dos chips.
- Verificações dimensionais mais frequentes e maiores taxas de refugo → aumento do custo das peças
Para evitar usinagem, as tolerâncias devem ser as mais amplas possíveis. Evitar a usinagem reduz o custo da peça.
Selecione a linha de partição de forma racional para melhorar a precisão dimensional crítica:
- Se a concentricidade entre D1 e D2 for crítica → escolha CC como linha de separação.
- Se a concentricidade entre D1 e D3 for crítica → escolha BB como linha de separação.
- Se a consistência do diâmetro de D1 na extremidade esquerda ou direita for crítica → escolha AA como linha de separação.
Simplificar a estrutura da matriz
(1) Evite rebaixos internos. Rebaixos internos exigem núcleos de ação lateral ou usinagem secundária, o que levará a um custo significativamente maior da matriz ou da peça. Um projeto de peça adequado, eliminando rebaixos internos, reduz o custo.
(2) Evite cortes externos sempre que possível.
(3) Evite obstruções às lâminas de núcleo.
(4) Evite linhas de partição arredondadas. Linhas de partição arredondadas complicam a fabricação da matriz, reduzem a resistência no raio e diminuem a vida útil da matriz.
(5) Escolha a linha de partição com sabedoria para simplificar a estrutura da matriz. A linha de partição deve resultar na construção de matriz mais simples possível, usinagem mais fácil e menor custo.
Usinagem CNC
Evitar usinagem CNC sempre que possível, porque:
- As peças fundidas sob pressão já atingem alta precisão dimensional e acabamento superficial; tolerâncias generosas durante o projeto podem eliminar a necessidade de usinagem.
- A pele superficial de um serviço de fundição sob pressão É densa e resistente; o processo de usinagem destrói essa camada.
- A porosidade interna pode ficar exposta após a usinagem, afetando o desempenho.
- A usinagem aumenta significativamente o custo da peça.
Quando a usinagem for inevitável, projete a peça de forma a facilitar a usinagem e minimizar a área usinada.
Mantenha a sobremedida de usinagem o menor possível. A camada externa é densa, enquanto o interior é relativamente poroso, podendo apresentar poros ou microfuros; portanto, a sobremedida de usinagem deve ser minimizada para preservar a densidade da camada.
Tolerância de usinagem de superfície (lado único, unidade: mm)
| Dimensão máxima da face usinada | ≤ 50 | 50-120 | 120-260 | 260-400 | 400-630 |
| Abono | 0.3-0.5 | 0.4-0.7 | 0.6-1.0 | 0.8-1.4 | 1.2-1.8 |
Tolerância de usinagem de furos (lado único, unidade: mm)
| Diâmetro do furo | ≤ 6 | 6-10 | 10-18 | 18-30 | 30-50 | 50-80 |
| Abono | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 |
Lembre-se:
- Evite usinagem de superfície sempre que possível.
- Nos casos em que for necessário usinar, mantenha a folga o menor possível (geralmente inferior a 0.5–0.8 mm).
- Após a usinagem, nenhuma porosidade interna ou estrutura solta deve ficar exposta, caso contrário, a resistência e a estanqueidade à pressão ficarão seriamente comprometidas.
