Materiais de Molde Permanente e Macho para Fundição em Molde por Gravidade
A fundição em molde permanente, também chamada de fundição em molde por gravidade, verte o metal em um molde metálico reutilizável sob gravidade. O molde e seus machos são o ferramental, e o material de que são feitos é determinado por quatro fatores, e não por um. As recomendações publicadas abaixo definem a escolha pela liga de fundição e pelo número de vazamentos que o molde precisa suportar.
Os quatro fatores que determinam o material do molde
Quatro fatores principais afetam a seleção de um material para um molde permanente ou um macho. São eles: a temperatura de vazamento do metal a ser fundido, o tamanho da peça fundida, o número de peças por molde e o custo do material do molde.
Essas quatro variáveis são a base para as três tabelas de seleção abaixo. As duas primeiras determinam quão quente o molde opera e quanto calor ele precisa dissipar, a terceira determina se a vida útil extra de um aço ferramenta vale o custo, e a quarta decide entre ferro fundido cinzento, um aço fundido de baixa liga e um aço ferramenta fundido.
Materiais de molde recomendados por liga de fundição e número de vazamentos
A tabela abrange moldes para peças pequenas de até 25 mm (1 in.) e para peças médias e grandes de até 915 mm (36 in.). Cada linha é uma liga de fundição e cada coluna é o número de vazamentos que o molde precisa realizar, de modo que a mesma liga passa para um material diferente à medida que o lote de produção se alonga.
| Liga de fundição | Número de vazamentos | ||
|---|---|---|---|
| 1,000 | 10,000 | 100,000 | |
| Para peças pequenas (25 mm, ou 1 in., dimensão máxima) | |||
| Zinco | Ferro fundido cinzento; aço 1020 | Ferro fundido cinzento; aço 1020 | Ferro fundido cinzento; aço 1020 |
| Alumínio, magnésio | Ferro fundido cinzento; aço 1020 | Ferro fundido cinzento; aço 1020 | Ferro fundido cinzento com insertos AISI H14; aço 1020 |
| Cobre | Ferro fundido cinzento | Ferro fundido cinzento | Ferro fundido ligado |
| Ferro fundido cinzento | Ferro fundido cinzento(a) | Ferro fundido cinzento(a) | Quantidade não vazada |
| Para peças de tamanho médio e grande (até 915 mm, ou 36 in., dimensão máxima) | |||
| Zinco | Ferro fundido cinzento; AISI H11(b) | Ferro fundido cinzento; AISI H11(b) | Ferro fundido cinzento; AISI H11(b) |
| Alumínio, magnésio | Ferro fundido cinzento | Ferro fundido cinzento | Ferro fundido cinzento; AISI H11 ou H14(c) |
| Cobre | Ferro fundido ligado | Ferro fundido ligado | Ferro fundido ligado(d) |
| Ferro fundido cinzento | Ferro fundido cinzento(a) | Ferro fundido cinzento(a) | Quantidade não vazada |
Materiais de molde permanente recomendados, reproduzidos da Tabela 1 de Permanent Mold Casting, no ASM Handbook, Volume 15, Casting. Quando dois materiais são indicados em uma mesma célula, a fonte os lista sem ordem de preferência. (a) Mesma composição do metal vazado. (b) AISI H11 é usado quando se exige polimento em peças de tamanho médio. (c) Para peças de tamanho médio; os materiais recomendados para peças grandes são ferro fundido cinzento com insertos H11 ou aço para matriz H11 maciço. (d) Para peças de tamanho médio; peças grandes não são vazadas nessa quantidade.
O que a tabela de moldes indica
O ferro fundido cinzento é o material de molde permanente mais comumente usado e, no bloco de peças pequenas, atende todas as ligas até 100.000 vazamentos. O aço ferramenta entra na tabela em dois pontos. Para peças pequenas de alumínio e magnésio, a coluna de 100.000 vazamentos acrescenta insertos AISI H14 dentro do ferro fundido cinzento, e para peças pequenas de zinco o AISI H11 é indicado quando é necessário manter polimento em peças de tamanho médio.
No bloco de peças médias e grandes o padrão se repete com mais força. Peças grandes de alumínio e magnésio exigem ferro fundido cinzento com insertos H11 ou um aço para matriz H11 maciço em 100.000 vazamentos, e peças de zinco usam ferro fundido cinzento com AISI H11 a partir de 1.000 vazamentos. O cobre é a exceção, pois sua temperatura de vazamento mais alta direciona a seleção para ferro fundido ligado e nenhum aço ferramenta é indicado. Peças de ferro fundido cinzento são marcadas como não vazadas na coluna superior.
Um aço carbono comum como o 1020 aparece nas colunas de baixa contagem. É barato e adequado onde o molde não opera quente, e o passo para H11 ou H14 é um avanço em dureza a quente e em resistência à fissuração térmica. Esse passo só se justifica onde a contagem de vazamentos ou o acabamento superficial da peça o exigem.
Materiais de macho recomendados
Os machos são recomendados separadamente, e a divisão é por tamanho do macho, e não por tamanho da peça fundida. Os materiais nessas duas tabelas são listados em ordem decrescente de preferência, de modo que o primeiro nome em uma célula é a primeira escolha.
| Liga de fundição | Materiais de macho recomendados(a) |
|---|---|
| Zinco | Areia, gesso, ferro fundido cinzento, aço 1020 |
| Alumínio, magnésio | Aço 1010 ou 1020, areia, gesso, aço para matriz H11 ou equivalente(b), carbono(c) |
| Cobre | Areia, aço 1020, ferro fundido cinzento, gesso(d), grafita(c) |
| Ferro fundido cinzento | Areia, grafita, carbono, ferro fundido cinzento |
Materiais recomendados para machos pequenos, com diâmetro inferior a 76 mm (3 in.) e comprimento de 255 mm (10 in.), reproduzidos da Tabela 2 de Permanent Mold Casting, no ASM Handbook, Volume 15, Casting. (a) Os materiais são listados em ordem decrescente de preferência. (b) Temperado a 42 a 45 HRC. (c) Para uso com relativamente poucos vazamentos. (d) Para fundição de bronzes de alumínio.
| Liga de fundição | Material para o número de vazamentos indicado(a) | ||
|---|---|---|---|
| 1,000 | 10,000 | 100,000 | |
| Zinco | Ferro fundido cinzento, aço 1020 | Ferro fundido cinzento, aço 1020 | Ferro fundido cinzento, aço 1020 |
| Alumínio, magnésio | Ferro fundido cinzento, ferro fundido cinzento com insertos de aço 1020(b), areia, gesso(b) | Ferro fundido cinzento(b), ferro fundido cinzento com insertos 1020 ou H11(b), areia, gesso(b) | Ferro fundido cinzento(b), ferro fundido cinzento com insertos H11(b), aço para matriz H11 |
| Cobre | Areia | Areia | Quantidade não vazada |
Materiais recomendados para machos grandes, com diâmetro acima de 76 mm (3 in.) e 255 mm (10 in.) de comprimento, reproduzidos da Tabela 3 de Permanent Mold Casting, no ASM Handbook, Volume 15, Casting. (a) Os materiais estão listados em ordem decrescente de preferência. (b) Exceto para aberturas com formas complexas, que exigem machos de areia perdidos.
O aço para matrizes H11 indicado para machos pequenos de alumínio e magnésio é temperado a 42 a 45 HRC, e carbono e grafita são oferecidos apenas para relativamente poucos vazamentos. Para machos grandes, a passagem para o H11 ocorre em 10.000 vazamentos como insertos e em 100.000 vazamentos como insertos ou como matriz sólida de aço H11. A segunda nota de rodapé dessa tabela mantém machos de areia perdidos disponíveis para aberturas com formas complexas.
Moldes e insertos fundidos na forma
Peças de molde podem ser fundidas na forma quando as peças a serem produzidas não são complicadas, e moldes fundidos servem para qualquer aplicação para a qual ferro fundido cinzento ou aço para matrizes AISI H11 seja recomendado na tabela de machos. São usados com mais frequência quando os requisitos de produção são grandes e quando os cronogramas de substituição ou envio de moldes exigem vários moldes iguais.
Insertos de cavidade total ou parcial são usados para obter maior vida útil do molde ou para simplificar a usinagem, o manuseio e a substituição, e também podem conter ventilação, resfriar paredes finas ou aquecer parte da cavidade. Insertos de ferro fundido cinzento fundidos na forma para peças complexas de alumínio e magnésio operam por 5.000 a 20.000 vazamentos, dependendo da complexidade da peça.
Custo de usinagem versus custo de material
Usinar a cavidade costuma ser um fator mais significativo no custo de um molde do que o custo do material do qual ele é cortado. Tomando um molde de ferro fundido cinzento como 1,0, e com tratamento térmico incluído onde ele é necessário, as proporções publicadas de custo de usinagem para moldes idênticos são as seguintes.
| Material do molde | Custo relativo de usinagem |
|---|---|
| Ferro fundido cinzento | 1.0 |
| Aço de baixa liga fundido | 1.44 |
| Ferro fundido cinzento com insertos de aço para ferramentas | 1.73 |
| Aço para ferramentas fundido | 2.16 |
Custo relativo de usinagem de moldes idênticos, reproduzido da seção de usinagem de Permanent Mold Casting, no ASM Handbook, Volume 15, Casting. O tratamento térmico está incluído onde é necessário.
Materiais de moldes permanentes e machos, PDF para impressão
As três tabelas de seleção publicadas para moldes permanentes e machos, com o custo relativo de usinagem de cada material de molde, em um único PDF com nossos dados de contato.
Graus e estoque
Os aços para ferramentas citados nessas tabelas são graus para trabalho a quente. O grau cromo para trabalho a quente de uso geral por trás dos moldes de zinco e dos machos de alumínio e magnésio é abordado em a página do aço para ferramentas H11. Onde o molde opera mais quente ou a produção é mais longa, o grau de maior liga é apresentado em a página do aço para ferramentas H13.
Machos e slides são frequentemente nitretados para resistência ao desgaste, e o guia de nitretação de aço ferramenta apresenta o processo e a profundidade de camada correspondente.
A mesma seleção para fundição sob pressão de câmara fria está listada em a página de materiais de componentes de matrizes de fundição sob pressão, que apresenta os materiais dos componentes e sua dureza. A lista mais ampla de tipos de ferramentas e os materiais normalmente usados para elas está em a página de materiais de ferramentas e matrizes por tipo de ferramenta.
Onde um molde permanente é substituído por uma matriz de fundição sob pressão, a seleção passa para a página de matrizes de fundição sob pressão de alta pressão. Machos e insertos para esse processo são abordados em a página de machos e insertos para fundição sob pressão.
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As três tabelas de seleção publicadas para moldes permanentes e machos, com o custo relativo de usinagem de cada material de molde, em um único PDF com nossos dados de contato.
Antes de usar esses valores
Esta página é um resumo de referência da prática publicada e não é uma especificação da Aobo Steel. Os materiais são reproduzidos das tabelas de origem, e uma liga de fundição diferente, uma contagem de vazamentos diferente ou um projeto de molde diferente alterará a escolha. A seleção final é feita com base no desenho da peça fundida e na máquina em que o molde opera.
Fonte: ASM Handbook, Volume 15, Casting (9th Edition Metals Handbook), ASM International, 1988.