Fundições sob pressão de alumínio são a escolha preferida para componentes automotivos modernos porque reduzem o peso sem sacrificar a resistência
Fundições de alumínio são amplamente utilizados para componentes automotivos porque reduzem o peso do veículo em cerca de 40-50% em comparação com peças de aço equivalentes, ao mesmo tempo em que atendem às demandas estruturais e térmicas de aplicações de motor, transmissão e chassi . O processo de fundição sob pressão (HPDC) também permite a produção de formas complexas e de paredes finas com tolerâncias dimensionais restritas em uma única etapa, reduzindo a necessidade de múltiplas peças usinadas ou soldadas.
Essa combinação de leveza, flexibilidade de design e eficiência de produção é a razão pela qual as peças fundidas de alumínio aparecem agora em blocos de motores, caixas de transmissão, suportes estruturais e, cada vez mais, em carcaças de baterias de veículos elétricos e carcaças de motores.
Por que as montadoras confiam na fundição sob pressão de alumínio
O peso do veículo afeta diretamente a eficiência do combustível, a autonomia e as emissões, razão pela qual os fabricantes de automóveis têm substituído constantemente peças de ferro fundido e aço por alternativas de alumínio nas últimas duas décadas. Reduzir o peso do veículo em 10% pode melhorar a eficiência de combustível em aproximadamente 6-8% , de acordo com estudos de engenharia automotiva, tornando as peças fundidas de alumínio uma alavanca direta para cumprir as metas de economia de combustível e emissões.
Liberdade de design e consolidação de peças
A fundição sob pressão de alta pressão permite que os engenheiros combinem o que seriam cinco ou seis peças de aço estampadas ou usinadas separadas em uma única peça fundida de alumínio. Essa consolidação de peças reduz o tempo de montagem, elimina fixadores e pontos de solda que poderiam falhar e simplifica a cadeia de fornecimento. Alguns fabricantes de veículos elétricos usaram grandes peças fundidas de alumínio, às vezes chamadas de “gigacastings”, para substituir dezenas de componentes estruturais individuais na parte inferior da carroceria de um veículo.
Propriedades Térmicas e Elétricas
A alta condutividade térmica do alumínio o torna adequado para componentes que precisam dissipar calor, como blocos de motores, carcaças de transmissão e carcaças de motores elétricos. Sua condutividade elétrica decente também é valiosa em aplicações de veículos elétricos, como gabinetes de baterias e alojamentos de barramentos, onde o gerenciamento de calor e a blindagem eletromagnética são importantes.
Componentees comuns de automóveis feitos de peças fundidas de alumínio
Fundições de alumínio aparecem em quase todos os principais sistemas de veículos. A tabela abaixo descreve os componentes mais comuns e por que a fundição sob pressão de alumínio é escolhida para cada um.
Componentes automotivos comuns produzidos com fundição de alumínio | Component | Sistema | Por que fundição sob pressão de alumínio |
| Bloco do motor/cabeça do cilindro | Trem de força | Dissipação de calor, redução de peso |
| Carcaça de Transmissão | Transmissão | Precisão dimensional, durabilidade |
| Gabinete de bateria | Trem de força EV | Gerenciamento térmico leve |
| Suportes Estruturais | Chassi/corpo | Consolidação de peças, relação resistência/peso |
| Carcaça do motor elétrico | Trem de força EV | Blindagem eletromagnética, dissipação de calor |
Escolhendo a liga de alumínio certa
Nem todas as ligas de alumínio fundido têm o mesmo desempenho, portanto a seleção da liga deve atender aos requisitos mecânicos e térmicos do componente.
- A380 — a liga de uso geral mais comum, oferecendo um bom equilíbrio entre resistência, moldabilidade e custo para suportes e alojamentos.
- A383 — características aprimoradas de preenchimento de matrizes, frequentemente usadas para peças de paredes finas e geometria complexa.
- A360 — maior resistência à corrosão e resistência, adequada para componentes expostos à umidade ou a produtos químicos rodoviários.
- Silafont-36/AlSi10MnMg — ligas de alta ductilidade cada vez mais utilizadas em fundições de veículos elétricos estruturais e relevantes em caso de colisão.
Fatores de qualidade que determinam a confiabilidade da fundição
Controle de Porosidade
A porosidade, ou gás preso e vazios de contração dentro da peça fundida, é a principal causa de falha estrutural em peças automotivas fundidas sob pressão. Mesmo 1-2% de porosidade interna pode reduzir a resistência à fadiga em mais de 20% em componentes de suporte de carga, e é por isso que fornecedores respeitáveis usam fundição sob pressão assistida a vácuo ou inspeção por raios X para peças críticas de segurança.
Tolerância Dimensional e Acabamento Superficial
As fundições automotivas normalmente exigem tolerâncias de ± 0,1 mm a ± 0,3 mm, dependendo da peça, uma vez que muitos componentes combinam diretamente com peças usinadas ou estampadas em outras partes da montagem. Os requisitos de acabamento superficial também variam de acordo com a aplicação, com superfícies cosméticas ou de vedação que necessitam de usinagem ou revestimento adicional após a fundição.
Considerações de custo em fundição sob pressão de alumínio
O custo do ferramental é o maior investimento inicial em fundição sob pressão, com matrizes de aço para peças automotivas complexas muitas vezes custando dezenas de milhares de dólares, dependendo do tamanho e da contagem de cavidades. Isso torna a fundição sob pressão mais econômica para volumes de produção médios a altos, normalmente acima de 10.000 unidades , onde o custo do ferramental por peça é distribuído pela produção suficiente para compensar o investimento inicial.
O custo do material também flutua com os preços globais do alumínio, de modo que os fornecedores que oferecem ligas de alumínio recicladas ou secundárias podem oferecer economias significativas para componentes não críticos para a segurança, sem comprometer o desempenho.
Como selecionar um fornecedor confiável de fundição sob pressão de alumínio
- Confirme a certificação IATF 16949, o requisito padrão de gestão de qualidade da indústria automotiva.
- Solicite relatórios de porosidade e certificação de materiais para componentes críticos para a segurança.
- Verifique as ferramentas internas e a capacidade de usinagem para reduzir o tempo de entrega e os problemas de coordenação.
- Solicite amostras de peças e relatórios de inspeção dimensional antes de comprometer-se com o volume total de produção.
- Avalie a experiência deles com seus requisitos específicos de liga e espessura de parede.
A escolha de um fornecedor com controle de processo comprovado é tão importante quanto a liga ou o projeto em si, uma vez que a maioria dos defeitos de fundição sob pressão remonta a parâmetros de processo inconsistentes, e não a um projeto de peça deficiente . Um fornecedor que pode demonstrar níveis consistentes de porosidade, repetibilidade dimensional e certificação automotiva é geralmente o parceiro mais seguro a longo prazo para a produção contínua.
