Fundição em areia e fundição em molde permanente O que os distingue

Fundição em areia não utiliza um molde que dura para sempre. Na fundição em areia, os trabalhadores fazem um novo molde de areia para cada peça. A fundição com molde permanente utiliza um molde de metal que pode ser utilizado muitas vezes. O método de molde permanente produz peças com uma superfície lisa e caraterísticas fortes. Cada processo de fundição de metal tem as suas próprias etapas. Os moldes permanentes duram muito tempo, mas os moldes de areia são substituídos após cada utilização.

Principais conclusões

A fundição em areia utiliza um novo molde de areia para cada peça. Isto torna-a flexível e económica para trabalhos pequenos ou personalizados.
A fundição em molde permanente utiliza um molde de metal forte que pode ser utilizado muitas vezes. É bom para fazer muitas peças com superfícies lisas e alta resistência.
A fundição em areia é boa para formas grandes ou complicadas e para muitos metais. Mas dá origem a superfícies mais ásperas e necessita de mais trabalho de acabamento.
A fundição em molde permanente produz peças mais rapidamente, com maior precisão e resistência. No entanto, é mais dispendiosa no início e é melhor para a produção de muitas peças.
A escolha do método de fundição correto depende do tamanho, forma, número de peças necessárias, acabamento da superfície e orçamento. Isto ajuda-o a obter a melhor qualidade e valor.

Visão geral da fundição em areia

Processo

A fundição em areia produz peças metálicas em várias etapas. Primeiro, os trabalhadores fazem um padrão que se assemelha à peça. O molde é um pouco maior porque o metal encolhe quando arrefece. Os trabalhadores colocam areia à volta do molde para criar duas metades de molde. Estas metades são designadas por "cope" e "drag". Retiram o molde e juntam as metades do molde. O metal quente é vertido no molde através de caminhos especiais. O metal arrefece e endurece dentro da areia. Quando o metal está sólido, os trabalhadores partem o molde para retirar a peça. Cortam as peças de metal extra para terminar a peça.

Um processo normal de fundição em areia tem as seguintes etapas:

Criação de padrões
Fabrico de moldes
Fixação
Verter metal fundido
Arrefecimento e solidificação
Shakeout (quebrar o molde)
Corte e acabamento

Atualmente, as fundições utilizam novas ferramentas, como núcleos de areia impressos em 3D. Também utilizam programas informáticos para ajudar a criar peças melhores. A fundição em areia é boa para o ambiente porque a areia e o metal podem ser reutilizados.

Caraterísticas do molde

O molde na fundição em areia é feito de areia moldada por um padrão. Os moldes em areia não custam muito a fazer. É fácil alterar o desenho, se necessário. A areia pode fazer formas grandes ou pequenas. Os moldes de areia funcionam com muitos metais, como o aço, o alumínio e o titânio. Por vezes, mistura-se argila ou resina para tornar a areia mais forte. As caraterísticas do molde, como a resistência verde e a fluidez, ajudam a manter a peça com o tamanho e a forma corretos. Cada molde de areia é utilizado apenas uma vez, pelo que é necessário um novo para cada peça.

Sugestão: Os moldes de areia são óptimos para fazer peças com paredes finas ou orifícios especiais.

Aplicações típicas

A fundição em areia é utilizada em muitos trabalhos porque é flexível e não é demasiado cara. As empresas de automóveis utilizam a fundição em areia para blocos de motor e outras peças complicadas. Os fabricantes de aviões utilizam-na para pequenos lotes de peças de magnésio e alumínio. A fundição em areia também ajuda a fabricar instrumentos musicais, máquinas, mobiliário e jóias.

Indústria automóvel: blocos de motor, cabeças de cilindro, caixas de transmissão
Indústria aeroespacial: caixas de paredes finas, suportes e componentes de arrefecimento
Industrial: bombas, válvulas e peças para máquinas pesadas
Outros: esculturas, artigos de desporto, aparelhos de iluminação e brinquedos

Um novo estudo descobriu que as inserções de moldes de areia impressos em 3D podem colocar códigos nas peças. Estes códigos ajudam as empresas a localizar cada peça e a verificar se existem problemas. Isto facilita o acompanhamento das peças ao longo da cadeia de abastecimento e a correção de erros.

A fundição em areia é boa para fazer peças complicadas a um preço mais baixo. Funciona bem para pequenas ou médias quantidades de peças.

Visão geral da fundição em molde permanente

Processo

A fundição em molde permanente utiliza um molde de metal resistente repetidamente. Os trabalhadores deitam metal quente, como o alumínio, no molde. O molde é feito de metais fortes como o aço ou o ferro fundido. Estes metais não racham por ficarem quentes e frios muitas vezes. A gravidade ajuda a encher o molde, pelo que se designa por fundição por gravidade. O molde arrefece o metal rapidamente e produz uma peça lisa. Quando o metal fica duro, os trabalhadores abrem o molde e retiram a peça. O molde pode ser utilizado novamente com pouca limpeza.

A fundição em molde permanente utiliza moldes que podem ser utilizados várias vezes.
Os moldes são feitos de metais que derretem a altas temperaturas.
Este processo funciona melhor para metais como o alumínio.
Os moldes são fabricados por máquinas CNC ou outras ferramentas de moldagem de metais.
O processo pode utilizar máquinas para ajudar a fabricar rapidamente muitas peças.
Podem ser feitos moldes ou núcleos especiais com impressão 3D para formas rígidas.

Caraterísticas do molde

Um molde permanente pode durar centenas ou milhares de utilizações. Os materiais do molde, como o aço ou as ligas de cobre, podem lidar com o metal quente. O molde arrefece o metal rapidamente e torna a peça forte e suave. O molde tem caminhos especiais para o metal e o ar se moverem. As pinças mantêm o molde apertado durante a fundição. Os programas informáticos ajudam a conceber moldes melhores. O molde arrefece bem o metal, pelo que a peça é forte e tem grãos pequenos.

Nota: Os moldes permanentes mantêm bem a sua forma, pelo que todas as peças têm o mesmo aspeto.

Aplicações típicas

A fundição em molde permanente é utilizada quando muitas peças têm de ter o mesmo aspeto. Os fabricantes de automóveis utilizam-na para rodas, pistões e engrenagens. Os fabricantes de aviões utilizam-na para peças leves como suportes. Também produz peças para bombas, luzes e equipamento desportivo. A fundição em molde permanente é a melhor opção para fabricar muitas peças boas de uma só vez.

Principais diferenças: Fundição em Areia vs Molde Permanente

Tipo de molde

A fundição em areia utiliza um molde feito de areia. Os trabalhadores fazem um novo molde de areia para cada peça. Isto facilita a alteração do desenho. Os moldes de areia funcionam para peças grandes ou pequenas. O molde de areia é deitado fora após uma utilização. A fundição em molde permanente utiliza um molde de metal. O molde de metal pode ser utilizado muitas vezes. É feito de aço ou de outros metais fortes. O molde de metal mantém a sua forma durante muito tempo. A tabela abaixo mostra como os métodos de fundição são diferentes em termos de tipo de molde, tolerância e custo:

Processo de fundição	Tipo de molde	Grau ISO 8062 CT	Tolerância linear (% da dimensão)	Tolerância em 100 mm (mm)	Acabamento da superfície (Ra, µm)	Gama de custos de ferramentas (USD)
Fundição em areia verde	Molde Expendível	CT11-CT14	±0,5-2,0%	±0.5-2.0	6-12	Baixo (< $500 por padrão)
Areia quimicamente ligada	Molde Expendível	CT9-CT12	±0,3-1,2%	±0.3-1.2	3-6	Moderado
Fundição injectada (câmara quente e fria)	Molde reutilizável	CT1-CT4	±0,05-0,3%	±0.05-0.3	0.5-1.5	Muito elevado ($10,000-$200,000)
Fundição injectada por gravidade e baixa pressão	Molde reutilizável	CT2-CT6	±0,1-0,5%	±0.1-0.5	1-4	Elevado

Nota: A fundição em areia utiliza moldes que são utilizados uma vez. A fundição em molde permanente utiliza moldes de metal que duram muito tempo. Os moldes de metal são mais caros, mas podem ser utilizados vezes sem conta.

Acabamento da superfície

O acabamento da superfície significa o grau de suavidade do exterior de uma peça. A fundição em areia produz normalmente uma superfície mais rugosa. Isto deve-se ao facto de a areia deixar marcas na peça. A fundição em molde permanente produz uma superfície mais lisa. O molde de metal é duro e liso. Isto ajuda a peça a ter um melhor aspeto e a necessitar de menos polimento.

A rugosidade da superfície de fundição em areia varia com a areia, a água e a velocidade de vazamento.
A melhor fundição em areia utiliza menos água, vazamento lento e calor elevado.
Isto pode tornar a superfície tão lisa como 5,8 µm.
A fundição em molde permanente produz normalmente uma superfície mais lisa, entre 0,5 e 4 µm Ra.
O molde, a areia e o vazamento alteram a superfície final.
Os moldes permanentes ajudam a evitar problemas como buracos e manchas de areia.

Sugestão: A fundição em molde permanente é melhor para peças que necessitam de uma superfície lisa.

Propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas indicam-nos a resistência e a dureza de uma peça. A fundição em areia pode produzir peças fortes. Mas o metal arrefece mais lentamente na fundição em areia. Isto cria grãos maiores no interior do metal. Os grãos maiores podem tornar a peça mais fraca. A fundição em molde permanente arrefece o metal mais rapidamente. Isto faz com que os grãos sejam mais pequenos e a peça mais forte.

Tipo de teste	Descrição	Principais conclusões (Fundição em areia)	Principais conclusões (molde permanente)
Desvio dimensional	Precisão do tamanho da peça	Desvio de 0,08-0,10 mm	Controlo mais rigoroso, menos desvios
Resistência à tração final	Quanta força antes de partir	31%-42% inferior ao molde permanente	Maior resistência, menor porosidade
Dureza	Resistência a arranhões/dentadas	17-56 HRB (depende do tipo de areia)	Dureza mais elevada e mais consistente

A fundição em molde permanente produz frequentemente peças mais fortes e mais duras. O arrefecimento rápido ajuda a evitar problemas e faz com que a peça dure mais tempo.

Custo e volume

O custo e o número de peças de que necessita são importantes. A fundição em areia custa menos para começar. É boa para pequenos lotes ou para testar novas ideias. A fundição em molde permanente custa mais no início. O molde de metal é caro de fazer. Mas se fizer muitas peças, o custo por peça diminui.

Fundição em areia: Moldes baratos, bons para trabalhos pequenos ou médios, fáceis de mudar de design.
Fundição em molde permanente: Moldes caros, melhores para fazer muitas peças, mais baratos por peça se fizer muitas.
Os moldes permanentes permitem poupar dinheiro se precisar de milhares de peças.

Nota: As empresas escolhem a fundição em areia para trabalhos personalizados ou pequenos. Utilizam a fundição em molde permanente para grandes trabalhos e quando pretendem peças melhores.

Prós e contras

Fundição em areia

A fundição em areia tem muitos pontos positivos para as empresas. Pode produzir facilmente formas grandes e complicadas. A alteração do desenho é simples e rápida. Este método é ótimo para fazer poucas peças de cada vez. As ferramentas não são muito caras, pelo que se poupa dinheiro em novas ideias ou encomendas especiais. Os moldes de areia podem ser reutilizados, o que é melhor para o planeta.

Mas a fundição em areia também tem alguns problemas. Cada molde é utilizado apenas uma vez, pelo que os trabalhadores têm de fazer um novo molde de cada vez. O exterior da peça é mais áspero do que noutras formas. As peças necessitam frequentemente de mais trabalho para obterem o tamanho e a forma corretos. Não é tão exato, com uma diferença de cerca de 0,030 polegadas na primeira polegada. Problemas como buracos ou encolhimento podem ocorrer se a areia não estiver bem embalada ou se o metal estiver demasiado quente. A produção de peças complicadas demora mais tempo, pelo que os trabalhadores podem custar mais.

Sugestão: A fundição em areia é uma boa escolha se quiser poupar dinheiro, precisar de peças rapidamente ou quiser alterar os desenhos. Mas não é a melhor opção para peças que têm de ser muito lisas ou exactas.

Vantagem / desvantagem	Descrição
Económica	Ferramentas e materiais baratos para trabalhos pequenos ou médios
Flexibilidade de conceção	Pode fazer formas grandes e complicadas com muitos metais
Prazos de entrega curtos	Rápido de configurar e começar a fabricar peças
Menor precisão	Mais áspero no exterior, precisa de mais trabalho para terminar
Risco de defeito	Pode apresentar buracos, fissuras ou outros problemas
Trabalho elevado para a complexidade	É necessário mais tempo de trabalho para as formas duras

Fundição em molde permanente

A fundição em molde permanente utiliza moldes de metal resistentes que duram muito tempo. Esta forma produz peças de tamanho muito próximo, com cerca de 0,015 polegadas de diferença na primeira polegada. O exterior é liso e as peças são fortes e têm menos problemas. É rápido, por isso funciona bem para fazer muitas peças. Este método é melhor para metais como o alumínio.

Há também algumas desvantagens. O molde e as máquinas custam muito caro no início. Não é uma boa escolha para fazer apenas algumas peças. O molde não pode fazer peças muito grandes. Algumas formas podem necessitar de um trabalho suplementar no local onde o molde se desmonta. Nem todos os metais podem ser utilizados desta forma.

Fator	Fundição em molde permanente
Durabilidade do molde	Pode utilizar o molde milhares de vezes
Acabamento da superfície	Suave, precisa de pouco trabalho extra
Precisão dimensional	Muito próximos em tamanho, não há muita diferença
Velocidade de produção	Rápido, bom para fazer muitas peças
Custo inicial	Custo elevado das ferramentas e máquinas
Limites de tamanho e de material	Não é possível fabricar peças muito grandes ou utilizar todos os metais

Nota: A fundição em molde permanente é a melhor opção para as empresas que necessitam de muitas peças com o mesmo aspeto e que podem pagar mais por moldes resistentes.

Seleção de um processo

Necessidades de aplicação

A escolha do processo de fundição correto começa por saber o que a peça tem de fazer. Algumas peças precisam de ser muito resistentes. Outras precisam de ser lisas ou ter formas especiais. As peças médicas têm frequentemente de ser exactas e lisas. As peças para automóveis têm de ser fortes e fabricadas em grandes quantidades. A tabela abaixo mostra qual o método de fundição mais adequado para cada trabalho:

Processo de fundição	Principais benefícios	Aplicações típicas
Fundição sob vácuo	Elevado pormenor, acabamento suave, menos defeitos	Peças médicas, peças de automóvel de precisão, peças de arte
Fundição por compressão	Forte, denso, bom fluxo de calor	Eletrónica, peças automóveis fortes, componentes aeroespaciais
Fundição de lama	Designs flexíveis, rápidos e de baixo custo	Artigos de decoração, bases de candeeiros, brinquedos
Fundição por rotação	Espessura uniforme, baixo custo, muitas formas	Tanques, bonecas, condutas de ar de automóveis
Prensagem isostática a quente	Melhor material, menos porosidade, funciona para metais/cerâmica	Aeroespacial, implantes médicos, lâminas de turbina
Fundição por cera perdida	Muito preciso, muitos materiais, acabamento suave	Lâminas de turbina, medicina, peças especiais para automóveis
Moldagem de conchas	Preciso, estável, superfície lisa, bom para muitas peças	Peças para automóveis, indústria aeroespacial, caixas de engrenagens
Fundição por escória eléctrica	Alta qualidade, boa para peças grandes e espessas	Eixos de turbinas, rotores de potência
Fundição injectada	Rápido, preciso, forte	Caixas de velocidades, eletrónica, peças de aparelhos
Fundição injectada sob pressão	Muito rápido, preciso e suave	Rodas, blocos de motor, eletrónica
Fundição centrífuga	Resistente, muitas formas, económico	Tubos, anéis, invólucros especiais
Fundição em molde permanente	Preciso, suave, repetível	Pistões, engrenagens, peças de máquinas
Fundição injectada por gravidade	Simples, eficiente e económico	Rodas, ferragens, arte de grandes dimensões
Fundição a baixa pressão	Bom material, alto rendimento, menos porosidade	Aeroespacial, peças automóveis complexas, maquinaria
Fundição contínua	Eficiente, sem problemas, económico	Chapas, tubos e canos de aço

Nota: As necessidades da peça ajudam a selecionar o processo. Por exemplo, a fundição em areia é boa para formas grandes e complicadas que não precisam de ser muito lisas.

Alguns trabalhos, como nas centrais eléctricas, têm regras rigorosas para as peças. As fundições têm de verificar a qualidade e utilizar o processo correto. Isto garante que as peças funcionam bem sob calor e stress. Os controlos técnicos ajudam a adequar o processo ao trabalho.

Volume de produção

O número de peças necessárias também altera a escolha. Algumas formas de fundição são melhores para pequenos lotes. Outras são melhores para a produção de milhares de peças. A fundição em areia é boa para quantidades pequenas ou médias. É fácil alterar o design e custa menos para começar. Quando as empresas precisam de lotes da mesma peça, escolhem a fundição sob pressão ou a fundição em molde permanente.

As fábricas modernas utilizam ferramentas inteligentes para observar e melhorar a fundição. Recolhem dados das máquinas para verificar a qualidade e corrigir rapidamente os problemas. Estudos mostram que a utilização de dados em tempo real ajuda as empresas a escolher o melhor método de fundição. Desta forma, obtêm-se mais peças e menos desperdício, especialmente em trabalhos de grande dimensão.

Sugestão: Se precisar apenas de algumas peças personalizadas, escolha um processo flexível. Para um grande número de peças, escolha um processo que seja rápido e produza menos resíduos.

Considerações sobre os custos

O custo é uma parte importante da escolha de um processo de fundição. As empresas analisam o dinheiro necessário no início e o custo de cada peça ao longo do tempo. Um processo como a fundição em areia é barato no início, mas pode custar mais por peça se forem produzidas milhares. A fundição em molde permanente custa mais no início, mas poupa dinheiro se forem produzidas muitas peças.

Para decidir, as empresas utilizam o ROI (Return on Investment) para comparar custos e benefícios. Para tal, analisam:

Todos os custos e economias agora e mais tarde.
Quanto tempo demora a receber o dinheiro de volta.
Riscos, como erros ou atrasos.
Quantas pessoas querem a peça e por quanto é vendida.
O custo do empréstimo de dinheiro.
O custo total para toda a vida útil da peça, e não apenas o primeiro preço.

As empresas consideram frequentemente que um processo com um custo inicial mais elevado é melhor se produzir peças boas mais rapidamente e com menos problemas.

Um exemplo real mostra que a fundição em areia pode ser mais barata no início. Mas se houver mais erros ou trabalho extra, pode sair mais caro mais tarde. As empresas têm de equilibrar os custos de preparação, a qualidade das peças e o número de peças de que necessitam.

A fundição em areia e a fundição em molde permanente são diferentes em aspectos importantes.

A fundição em areia necessita de um novo molde de areia para cada peça. A fundição em molde permanente utiliza o mesmo molde de metal vezes sem conta.
A fundição em areia é boa para formas especiais e pequenas quantidades de peças. A fundição em molde permanente é melhor para fazer muitas peças com superfícies lisas.

Se precisar de algumas peças especiais, a fundição em areia é flexível. Se quiser muitas peças com bom aspeto, a fundição em molde permanente é a melhor opção.

FAQ

Que metais funcionam melhor com a fundição em areia?

A fundição em areia funciona bem com muitos metais. As fundições utilizam frequentemente alumínio, ferro, aço, bronze e latão. Este processo lida com metais ferrosos e não ferrosos. Os trabalhadores escolhem o metal com base nas necessidades de resistência, peso e custo da peça.

A fundição em molde permanente pode produzir peças de grandes dimensões?

A fundição em molde permanente produz normalmente peças pequenas e médias. Os moldes metálicos são pesados e dispendiosos para construir peças de grandes dimensões. Para peças muito grandes, a fundição em areia é uma escolha melhor.

Como se compara o acabamento da superfície entre os dois métodos?

A fundição em molde permanente proporciona uma superfície mais lisa do que a fundição em areia. O molde metálico cria menos marcas e defeitos. A fundição em areia deixa um acabamento mais áspero devido à textura da areia.

A fundição em areia é mais amiga do ambiente?

A fundição em areia pode ser mais amiga do ambiente. Os trabalhadores reutilizam frequentemente a areia e reciclam os restos de metal. Este processo utiliza menos energia para pequenos lotes. A fundição em molde permanente também recicla o metal, mas os moldes necessitam de mais recursos para serem fabricados.

Qual é o processo mais rápido para a produção de grandes volumes?

A fundição em molde permanente é mais rápida para trabalhos de grande volume. O molde metálico reutilizável acelera o processo. A fundição em areia demora mais tempo porque os trabalhadores têm de fazer um novo molde para cada peça.