Comparação e Vantagens dos Processos de Fundição em Baixa Pressão e Fundição em Alta Pressão [Conferência da Indústria de Alumínio SMM]

Em 16 de abril, no Fórum de Desenvolvimento da Indústria de Fundição de Alumínio, parte integrante da Conferência da Indústria de Alumínio e Exposição da Indústria de Alumínio AICE 2025 SMM (20ª), co-organizado pela SMM Information & Technology Co., Ltd., SMM Metal Trading Center e Shandong Aisi Information Technology Co., Ltd., e co-patrocinado pela Zhongyifeng Jinyi (Suzhou) Technology Co., Ltd. e pela Lezhi County Qianrun Investment Service Co., Ltd., Wenping Zhu, especialista global em fundição de ligas de alumínio da Eaton (China) Investment Co., Ltd., especialista especial/diretor e palestrante de treinamento de certificação de engenheiro sênior de fundição, compartilhou uma comparação entre os processos de fundição de baixa pressão e fundição de alta pressão, bem como suas vantagens e desvantagens.

**Diferenças nos Princípios dos Processos**

**Fundição de Baixa Pressão**
Faixa de pressão: 0,01-0,1 MPa (baixa pressão).
Princípio: Ar comprimido é usado para pressionar lentamente o metal fundido de um forno de retenção selado para dentro do molde através de um tubo de alimentação. O metal preenche a cavidade de cima para baixo sob baixa pressão e solidifica sob pressão.
Características: Preenchimento suave, boa fluidez do metal, menos porosidades e inclusões.

**Fundição de Alta Pressão**
Faixa de pressão: 10-200 MPa (pressão extremamente alta).
Princípio: Metal fundido é injetado a alta velocidade em um molde de aço sob alta pressão (fornecida pelo cilindro de injeção), preenchendo rapidamente o molde e solidificando sob alta pressão.
Características: Velocidade de preenchimento rápida (nível de milissegundos), adequada para peças complexas de paredes finas, mas propensa a aprisionamento de gás.

A fundição de baixa pressão e a fundição de alta pressão são dois processos comuns de fundição de metais, principalmente usados para moldar metais não-ferrosos, como ligas de alumínio e ligas de magnésio. Eles apresentam diferenças significativas em princípios, cenários de aplicação e características do produto.

**Comparação das Características dos Processos**

**Fundição de Baixa Pressão**
Vantagens: Boa densidade de fundição, altas propriedades mecânicas, menos defeitos de porosidade, capaz de produzir peças maiores.
Desvantagens: Ciclo longo, custo mais alto do molde, não adequado para peças ultrafinas de parede. Custo de produção mais alto, espessura da parede deve ser >3,5 mm, de preferência acima de 4 mm.

**Fundição de Alta Pressão**
Vantagens: Alta eficiência de produção (várias peças podem ser produzidas por minuto), adequada para peças complexas de paredes finas, alta precisão superficial. Alta precisão dimensional, pequena tolerância de usinagem.
Desvantagens: Porosidades internas são comuns nas peças fundidas, geralmente não tratáveis termicamente (as porosidades podem se expandir), custo extremamente alto do molde. Espessura da parede maior que 2 mm é suficiente.

A fundição de baixa pressão pode projetar vigas fechadas de qualquer diâmetro, e suas vantagens na rigidez à torção das vigas fechadas foram apresentadas. Dimensões de alta precisão e espessura de parede ultrafina são vantagens significativas da fundição. Além disso, foram apresentadas peças fundidas de alta pressão de liga de magnésio.

**Inovações e Direções de Desenvolvimento para a Fundição de Baixa Pressão**
1. Inovação de Materiais: Inovações em ligas de alumínio de alto desempenho
• Desenvolvimento de ligas de alta resistência e alta tenacidade: Para atender às necessidades de novos veículos elétricos e aeroespaciais, desenvolver novos tipos de ligas de alumínio (como alumínio de alto teor de silício, ligas de alumínio-lítio) para melhorar a resistência específica e o desempenho a altas temperaturas das peças fundidas. Quebra na resistência à tração de 380 MPa para A356.
• Aplicação de materiais compostos: Inovações na tecnologia de fundição de compósitos de matriz de alumínio (como alumínio reforçado com partículas de SiC) para alcançar maior rigidez e resistência ao desgaste, usadas para componentes de chassis e sistema de propulsão.
2. Atualização do Processo: Melhoria da inteligência e eficiência
• Desenvolvimento de métodos de fundição de baixa pressão com ciclos eficientes,
• Tecnologia de fundição por tubo de alimentação,
• Tecnologia de fundição por bomba eletromagnética
• Otimização de algoritmos de IA para melhorar o rendimento e o tempo de ciclo.
• Moldes de areia/moldes metálicos impressos em 3D

**Inovações e Direções de Desenvolvimento para a Fundição de Alta Pressão**
Inovações tecnológicas: Aumento do desempenho e limites do processo, com foco principal na eliminação de defeitos
• 1. Fundição de alta pressão integrada ultragrande
Inovações necessárias na resistência ao calor do material do molde, tonelagem da prensa (acima de 12.000 toneladas métricas) e tecnologia de vácuo.
• 2. Popularização da fundição de alta pressão a vácuo (VHPDC)
Redução de porosidades através do vácuo (porosidade <1%), permitindo que as peças fundidas sejam tratadas termicamente e soldadas, ampliando os cenários de aplicação (como peças de segurança estrutural).
• 3. Fundição de alta pressão semissólida (SSM-HPDC)
1. Princípio: Pressionar pasta semissólida (taxa de fase sólida de 30%-50%) para dentro do molde para reduzir a turbulência e as porosidades.
2. Vantagens: Propriedades mecânicas próximas da forjagem, melhor qualidade superficial, usada para carcaças de motores de alta resistência, componentes de suspensão.
• Inovação de novos materiais de alta pressão: Ligas multifuncionais de alta resistência e alta tenacidade
1. Desenvolvimento de novas ligas de alumínio de alta resistência
Meta: Quebra na resistência à tração de 400 MPa (como ligas da série Al-Si-Mg-Cu), substituindo algumas peças de aço.
2. Ligas de alumínio resistentes a altas temperaturas
Demanda: Adaptação às condições próximas à fonte de calor das carcaças de motores (como temperaturas do sistema de propulsão elétrica >150℃).
3. Aplicação eficiente de alumínio secundário
Tendência: Melhoria da pureza do alumínio secundário através de tecnologia de refino (teor de Fe <0,15%), reduzindo custos e emissões de carbono.
• Também foram elaborados os cenários de aplicação e desenvolvimento da fundição de alta pressão de liga de magnésio e fundição semissólida, bem como o desenvolvimento e pesquisa de matérias-primas de liga de magnésio adequadas para fundição.

**Inovações e Direções de Desenvolvimento para Ambos os Processos de Fundição**
• Fabricação Verde: Economia de baixo carbono e circular
1. Atualização de equipamentos de economia de energia: Máquinas de fundição acionadas por motor servo (consumo de energia reduzido em 40%), sistemas de recuperação de calor residual.
2. Agentes e revestimentos de liberação ambientalmente amigáveis: Tendência de substituir agentes à base de óleo por agentes de liberação à base de água, tratamento de passivação sem cromo.
3. Sistema de reciclagem em circuito fechado: Modelo de OEMs colaborando com empresas de alumínio para estabelecer redes de reciclagem de sucata.
• Equipamentos e tecnologias de baixo carbono, economia de energia e respeito ao meio ambiente
Análise da tecnologia de injeção de vários cilindros e tecnologia de pulverização microprecisa.
• Inteligência e Digitalização: Controle preciso do processo
1. Otimização do processo acionada por IA
Monitoramento em tempo real. xx lançou máquinas de fundição inteligentes, melhorando o rendimento em 15%.
2. Gêmeos digitais e moldes de teste virtuais
Integração de algoritmos de IA em plataformas de simulação, como MAGMA e ProCAST.
3. Sistema de rastreabilidade de blockchain
Função: Registro dos parâmetros do processo e fontes de material de cada peça fundida, atendendo às necessidades de rastreabilidade de qualidade da indústria automotiva.
• Expansão dos Cenários de Aplicação: Da indústria automotiva a vários campos
1. Aeroespacial e robótica
Quadros de drones. Juntas de braços robóticos.
2. Eletrônicos de consumo: Quadros de celulares/computadores
3. Veículos comerciais, campos de equipamentos gerais.
• Automação periférica e pós-processamento
Detecção on-line, inteligente, feedback automático e ajuste automático de parâmetros.
》Clique para visualizar o relatório especial da Conferência da Indústria de Alumínio e Exposição da Indústria de Alumínio AICE 2025 SMM (20ª).