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Quais são os tipos de fundição de metal?

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Escrito por

Gloria

Publicado
Nov 13 2024
  • Fundição de metal

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Fundição de metal é um processo no qual o metal é fundido em um líquido que atende a certos requisitos, derramado em um molde e depois resfriado, solidificado e limpo para obter uma peça fundida com formato, tamanho e desempenho predeterminados. Como um dos processos básicos na moderna indústria de fabricação de máquinas, esse processo tem uma longa história e amplas aplicações. Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, os processos de fundição de metais desenvolveram gradualmente vários tipos de acordo com as diferentes necessidades. Este artigo tem como objetivo explorar profundamente os vários tipos de fundição de metal, revelar os princípios do processo, características técnicas e cenários aplicáveis ​​por trás deles, e abrir uma porta para os leitores para os mistérios da conformação de metal.

O que é fundição de metal?

A fundição de metal é um processo de fabricação isso envolve despejar metal fundido em moldes para criar peças metálicas 3D. O molde contém cavidades com a geometria desejada e o metal fundido esfria para formar a peça solidificada.
A palavra “fundido” também se refere a peças feitas através de um processo de fundição, que remonta a 6.000 anos. Historicamente, os processos de fundição têm sido usados ​​para criar peças complexas e grandes que seriam difíceis ou caras de criar usando outros processos de fabricação.

A fundição é a primeira escolha para geometrias complexas porque é mais econômico e o processo é mais simples comparado, por exemplo, Usinagem CNC. Mas a fundição também é amplamente utilizada para os formatos mais simples devido ao seu rápido tempo de resposta e grande capacidade de produção. Hoje, o uso de produtos fundidos é tão difundido que, independentemente do ambiente em que você se encontra, não é possível evitar o uso de produtos fundidos. Alguns exemplos de produtos de metal fundido incluem blocos de motores, hidrantes, motores elétricos, ferramentas, semáforos, bueiros, tubos, válvulas e acessórios diversos.

Quais são os principais tipos de fundição de metal?

Os principais tipos de fundição de metal incluem fundição em areia, fundição sob pressão, fundição de investimento, fundição contínua, fundição de espuma perdida, fundição em concha, fundição sob pressão, fundição sob pressão, fundição a vácuo, fundição por gravidade, fundição de alta pressão, fundição de baixa pressão e fundição centrífuga. A seguir, vamos aprender mais sobre esses tipos de transmissão:

1. Fundição em areia

A fundição em areia é um processo de fundição universal que pode ser usado para fundir qualquer liga metálica. , sejam ferrosos ou não ferrosos. É amplamente utilizado na produção em massa em unidades industriais, como peças fundidas de metal automotivo, como blocos de motor, cabeçotes de cilindro, virabrequins, etc.

O processo utiliza moldes feitos de materiais à base de silício, como areia naturalmente ligada ou areia sintética, para criar uma superfície lisa do molde. A superfície do molde possui duas partes, o molde superior (parte superior) e o molde inferior (parte inferior). Um copo é usado para despejar o metal fundido no molde, onde ele se solidifica para formar a forma final. Finalmente, o excesso de metal é cortado para completar o produto final de metal fundido.

Prós e contras da fundição em areia:

Prós Contras
Econômico para pequenos lotes : É ideal para produção de volume baixo a médio, pois é relativamente barato em comparação com outros tipos de fundição. Menor precisão dimensional : as peças têm menor precisão dimensional e um acabamento superficial mais áspero do que outros tipos de fundição. Isso geralmente requer usinagem adicional.
Opção de design flexível: pode produzir uma variedade de formatos e tamanhos, desde peças muito pequenas até componentes grandes. Maior desperdício de material: Como os moldes de areia não podem ser reutilizados, eles resultam em um maior desperdício de material em comparação com outros métodos de fundição.
Versatilidade do material : Funde praticamente qualquer liga metálica. Riscos de porosidade : As peças fundidas apresentam maior risco de porosidade, o que pode afetar as propriedades mecânicas.
Fácil configuração e equipamento : Não requer tantos equipamentos e é mais barato que outras técnicas de fundição, tornando-o mais acessível para operações de pequena escala. Requisitos de pós-processamento : Pode exigir acabamento extenso, como retificação e usinagem para atingir o acabamento desejado.
Fundições ideais para peças grandes : Especialmente adequadas para criar peças grandes que seriam difíceis ou caras de produzir com outros métodos de fundição. Prolongamento do Tempo de Ciclo: O ciclo de produção pode ser prolongado se o processo for mais lento, nomeadamente na preparação e secagem dos moldes.

Aplicação: Amplamente utilizado em automóveis, máquinas, construção naval, construção e outros campos industriais para produzir várias peças fundidas em grande escala e formatos complexos.

2. O elenco

Embora a fundição em areia possa derreter ligas com pontos de fusão mais altos, você pode usar a fundição sob pressão para moldar metais com pontos de fusão mais baixos. Depois de mudar o material de sólido para líquido fundido quente, você pode injetá-lo em um molde fundido de longa duração feito de aço endurecido. Essas ferramentas consistem em uma cavidade, um núcleo e, às vezes, uma inserção. Ao contrário da moldagem por injeção de plástico, às vezes é mais viável usinar características laterais após a fundição do que usar ações laterais. A fundição sob pressão remonta ao século XIX.

Desde o seu surgimento no mundo industrial, dois tipos de programas foram desenvolvidos para seu uso. A primeira é uma câmara quente, que possui um forno embutido na máquina para derreter o material. Se você usar o processo de câmara fria, o segundo procedimento, você derrete o material em um forno separado e depois move o material fundido para a câmara de injeção. Você pode implementar a fundição sob pressão para produção em alto volume de peças aeroespaciais e automotivas, bem como brinquedos, móveis e eletrônicos. A fundição sob pressão é fornecida por meio dos serviços principais da Longsheng, e as cotações podem ser criadas por meio do mecanismo de cotação instantânea.

Prós e contras da fundição sob pressão:

Prós Contras
Alta Produtividade: Ideal para produções em larga escala com tempos de ciclo curtos. Alto custo inicial: Máquinas de fundição sob pressão e moldes são caros, portanto não são econômicos para pequenas tiragens de produção.
Alta precisão dimensional Produz peças consistentes e de alta precisão, muitas vezes reduzindo ou eliminando a necessidade de usinagem extra. Opções limitadas de materiais: Principalmente para materiais não ferrosos como alumínio, magnésio e zinco. Devido aos seus altos pontos de fusão, os metais ferrosos são usados ​​com menos frequência.
Bom acabamento superficial: A maioria das peças tem uma superfície lisa e arredondada que pode exigir apenas um acabamento menor. Bolsas de ar e integridade estrutural: as peças podem ter pequenas bolsas de ar (porosidade) que podem afetar o acabamento da superfície.
Design de peças complexas: permite a criação e fabricação de formas intrincadas, formas complexas e detalhes complexos. A fundição sob pressão é limitada a peças com paredes mais finas. Embora seja capaz de produzir peças com formatos complexos, geralmente não é adequada para peças com paredes muito espessas.
Processo Automatizado: Pode reduzir custos de mão de obra, aumentar a consistência e a repetibilidade e pode ser altamente automatizado. Fadiga Térmica nas Matrizes: O aquecimento e resfriamento repetidos podem causar fadiga térmica. Isto poderia reduzir a vida útil das matrizes.
Desperdício Mínimo: Utilização eficaz de materiais, com possibilidade de reciclagem de excesso ou sucata. Restrições de tamanho: É mais adequado para componentes de pequeno e médio porte. Peças maiores são mais difíceis de fabricar e também mais caras.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças fundidas de metais não ferrosos, como liga de alumínio, liga de zinco, liga de magnésio, etc., que são amplamente utilizadas em automóveis, eletrônicos, comunicações, equipamentos médicos e outros campos.

3.Fundição de investimento

Fundição de investimento, também conhecida como fundição por cera perdida , utiliza um padrão de cera descartável revestido com material cerâmico que se solidifica no formato da peça fundida. A primeira etapa neste processo de fundição é criar um padrão de cera, geralmente feito de cera ou plástico. Como o processo requer medições precisas, múltiplas tentativas e erros tornam a fundição de precisão um processo de fabricação caro. A cera é despejada no molde, removida cuidadosamente e depois revestida com adesivo ou material refratário para formar uma casca espessa. Além disso, vários modelos são montados no portão principal. Depois que a casca endurece, o modelo é virado e aquecido no forno para retirar a cera. O metal fundido é derramado na casca restante e solidifica na forma do molde de cera. Além disso, o invólucro refratário é quebrado para revelar a peça fundida acabada. Este processo de fundição é comumente usado para fabricar componentes de geração de energia, automotivos e aeroespaciais.

Prós e contras da fundição de investimento:

Prós Contras
Alta Precisão e Exatidão: Produzir peças com excelente qualidade de acabamento superficial e precisão dimensional reduz a necessidade de operações de usinagem secundárias Custo mais alto : Devido aos materiais e custos de mão de obra envolvidos na criação de padrões de cera e moldes de cerâmica, a fundição de precisão custa mais do que outros tipos de fundição.
Geometria Complexa : Permite a criação de peças com detalhes intrincados e geometrias complexas que de outra forma poderiam ser desafiadoras ou impossíveis usando outros métodos de fundição. Prazo de entrega mais longo : Como este processo envolve múltiplas etapas, seu prazo de entrega pode se estender de forma mais significativa em comparação com outros processos de fundição.
Opções versáteis de materiais : Ideal para produzir vários metais e ligas de alto desempenho, como fundição de aço inoxidável, outras peças fundidas de aço e fundição de ligas à base de níquel. Limitações de tamanho : Esta técnica tende a funcionar melhor com peças menores; componentes maiores podem ser desafiadores e caros quando feitos com esse método.
Acabamento de Superfície Suave : Acabamentos lisos requerem acabamento superficial mínimo, economizando tempo e custos no pós-processamento. Criação de padrão de cera : Cada peça fundida requer seu próprio padrão de cera, o que aumenta tempo e custo.
Redução do desperdício de material : Devido à sua precisão, esse processo garante o mínimo desperdício de material, tornando-o mais ecologicamente correto. Capacidade Limitada : Mais adequada para pequenas e médias tiragens de produção.

Aplicação: Adequado para produzir peças pequenas com formatos complexos, requisitos de alta precisão e difíceis de usinar, como pás de motores de turbinas, componentes de dispositivos médicos, etc.

4. Fundição Centrífuga

A fundição centrífuga, também conhecida como fundição por rotação, é um processo que utiliza força centrífuga para fabricar peças cilíndricas industrialmente. Este tipo de fundição de metal utiliza um molde rotativo pré-aquecido no qual o metal fundido é derramado. A força centrífuga ajuda a dispersar o metal fundido dentro do molde em alta pressão.
Existem três tipos de fundição centrífuga: processo de fundição centrífuga verdadeira, processo de fundição semicentrífuga e processo de fundição centrífuga vertical. A fundição semicentrífuga difere da fundição centrífuga verdadeira porque utiliza uma porta para preencher completamente o molde. No entanto, na verdadeira fundição centrífuga, o metal fundido adere às laterais devido à rotação contínua. Em contraste, a fundição centrífuga vertical, como o nome sugere, utiliza moldagem direcional, seguindo o mesmo processo da verdadeira fundição centrífuga.
Normalmente, a fundição centrífuga produz uma forma rotativa que se assemelha a um cilindro. Principalmente peças como rolamentos, discos de embreagem, anéis de pistão e camisas de cilindro. Além disso, despejar metal no centro do molde ajuda a reduzir defeitos como porosidade, encolhimento e bolsas de ar. No entanto, não funciona com todos os tipos de ligas metálicas.

Prós e contras da fundição centrífuga:

Prós Contras
Alta Pureza do Material: As forças centrífugas conduzem as impurezas em direção à superfície interna das peças fundidas, resultando em peças fundidas de maior pureza e com menos defeitos. Complexidade de forma limitada: Melhor para formas cilíndricas. Comparativamente, geometrias complexas podem ser difíceis de conseguir com outros métodos de fundição.
Boas propriedades mecânicas: Peças fundidas de alta densidade possuem propriedades mecânicas superiores. Limitações de tamanho: Mais eficiente para peças pequenas e médias. Fundições grandes são mais difíceis e mais caras.
Operações secundárias reduzidas: Requer menos usinagem e acabamento do que outros métodos porque o acabamento superficial e a precisão das dimensões geralmente são bons. Custo do equipamento: A necessidade de máquinas de fundição centrífuga especializadas pode resultar em custos de investimento inicial mais elevados.
Uso com eficiência de material: Este método é eficiente em termos de material porque permite o controle preciso da espessura da peça fundida. Habilidades operacionais necessárias: Isto requer operadores qualificados para controlar a velocidade e a temperatura com precisão, o que aumenta a complexidade operacional.
Versatilidade de materiais: Pode trabalhar com uma variedade de metais e ligas. Isso permite maior flexibilidade do material. Preocupações de segurança: Moldes rotativos de alta velocidade apresentam riscos de segurança e exigem equipamentos de segurança rigorosos.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças fundidas cilíndricas, como tubos de ferro fundido, camisas de cilindro, etc., amplamente utilizadas em metalurgia, mineração, transporte, máquinas de drenagem e irrigação, aviação, defesa nacional e indústrias automobilísticas.

5. Fundição Contínua

A fundição contínua é um método de fundição avançado. Seu princípio é despejar continuamente metal fundido em um molde de metal especial chamado cristalizador. As peças fundidas solidificadas (com crosta) são continuamente vazadas da outra extremidade do cristalizador. para fora e, em seguida, puxe-o para fora de uma extremidade para obter uma peça fundida de qualquer comprimento ou comprimento específico.

Prós e contras da fundição contínua:

Prós Contras
Eficiência de produção extremamente alta, alta utilização de metal, estrutura de fundição uniforme e boas propriedades mecânicas. Ele só pode produzir peças fundidas longas com seção transversal inalterada e sua faixa de aplicação é limitada.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças fundidas longas de aço, ferro, liga de cobre, liga de alumínio, liga de magnésio, etc. com formato de seção transversal constante, como lingotes, placas, barras brutas, tubos, etc.

6. Fundição de espuma perdida

A fundição de espuma perdida é semelhante à fundição de precisão, exceto pelo fato de usar espuma em vez de cera como modelo. Uma vez formado o modelo, ele é revestido com cerâmica refratária por imersão, revestimento, pulverização ou pincel. O metal fundido é então vazado em moldes para formar o produto desejado.

Prós Contras
As peças fundidas são de boa qualidade e baixo custo; sem limitação de material, adequado para todos os tamanhos; alta precisão dimensional, superfície lisa; os defeitos internos são bastante reduzidos e a estrutura é densa. O processo é relativamente complexo e requer equipamentos e materiais especializados.

Aplicação: Amplamente utilizado em indústrias automotivas, de máquinas, aeroespaciais, de construção naval e outras áreas industriais para produzir peças fundidas de vários formatos complexos.

7. Fundição de concha

O nome fundição de concha refere-se a um processo que envolve moldar uma concha de areia de sílica e resina em torno de um padrão de metal aquecido. Você pode então remover a casca e despejar o metal fundido na cavidade. Você pode estar se perguntando por que a fundição em concha é escolhida em vez da fundição em areia, especialmente considerando que a fundição em concha é mais cara em alguns casos. A fundição em concha pode fornecer dimensões de produto mais precisas, acabamentos mais bonitos e quantidades maiores, ao mesmo tempo que reduz o trabalho.

Prós Contras
Alta precisão de fundição, alto acabamento superficial, estrutura interna densa e alta eficiência de produção. O custo de produção do tipo casca é alto e o tamanho do molde é limitado.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças metálicas de alta precisão e alta demanda, como pás de turbinas de aeronaves, blocos de motores de automóveis e cabeçotes de cilindro, etc.

8. Apertando fundição sob pressão

É um método de solidificação e fluxo formando metal líquido ou semissólido sob alta pressão para obter diretamente peças ou blanks. Tem as vantagens de alta taxa de utilização de metal líquido, processo simplificado e qualidade estável. É uma tecnologia de formação de metal que economiza energia e tem potenciais aplicações.

Prós Contras
A estrutura fundida é densa e as propriedades mecânicas são altas; a rugosidade da superfície é baixa e a precisão dimensional é alta; a taxa de utilização de metal líquido é alta e o processo é simplificado. Grande investimento em equipamentos e processos complexos.

Aplicação: Usado principalmente para produzir ligas de alumínio, ligas de zinco, ligas de cobre e outras peças metálicas, amplamente utilizadas em automóveis, aeroespacial, eletrônica e outros campos.

9. Fundição sob pressão a vácuo

Fundição sob pressão a vácuo, um processo avançado de fundição sob pressão que melhora as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície das peças fundidas, eliminando ou reduzindo significativamente os poros e gases dissolvidos nas peças fundidas, bombeando o gás na cavidade do molde de fundição durante o processo de fundição sob pressão.

Prós Contras
Eliminar ou reduzir os poros dentro da fundição, melhorar as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície da fundição; melhorar as condições de enchimento e pode fundir peças mais finas. A estrutura de vedação do molde é complexa, a fabricação e a instalação são difíceis e o custo é alto.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças fundidas com altos requisitos de qualidade de superfície e propriedades mecânicas, como peças na área aeroespacial, componentes mecânicos de precisão, etc.

10. Fundição sob pressão por gravidade

Este processo aproveita as leis da física que vivenciamos todos os dias. A fundição por gravidade exige que você cubra a cavidade do molde, despeje o metal quente e espere que a gravidade faça seu trabalho, que direciona o material para fluir para dentro e para baixo, permitindo que ele esfrie e solidifique. Seja feito manualmente ou automaticamente, esse processo demora um pouco mais que outros, mas você descobrirá que é relativamente mais barato e ideal para criar acabamentos suaves. É uma ótima opção se você deseja fabricar peças pequenas que funcionam bem em utensílios de cozinha, iluminação e automóveis.

Prós Contras
As peças fundidas possuem estrutura densa e altas propriedades mecânicas; alta precisão dimensional e baixa rugosidade superficial; o ambiente de produção é relativamente bom e a intensidade do trabalho é reduzida. O ciclo de fabricação de moldes metálicos é longo e o custo é alto; o molde não é respirável e é necessário tomar medidas para retirar o gás da cavidade.

Aplicação: É adequado para produção em massa de peças fundidas de ligas não ferrosas, como ligas de alumínio e ligas de magnésio com formatos complexos. Também é adequado para a produção de peças fundidas e lingotes de ferro e aço.

11. Fundição de alta pressão

Este método aproveita ao máximo a alta pressão, velocidade e calor, tornando-o uma escolha adequada para qualquer setor em que você trabalhe. Fundição de alta pressão derrama rapidamente metal fundido em um molde com configurações específicas de pressão e volume, resultando em um produto perfeito, produzido com eficiência e facilmente replicável. Você precisa prestar muita atenção às configurações corretas de sua máquina para garantir que as formas sejam preenchidas e resfriadas corretamente e renderizadas da maneira que você precisa. A fundição de alta pressão pode ser usada em uma variedade de aplicações , desde a fabricação de brinquedos até a fabricação de peças para carros ou eletrodomésticos.

Prós Contras
Alta eficiência de produção, dimensões precisas de fundição e bom acabamento superficial. Grande investimento em equipamentos, alto custo do molde; baixa vida útil do molde quando fundida sob pressão de liga de alto ponto de fusão.

Aplicação: Usado principalmente para produzir peças fundidas de metais não ferrosos, especialmente peças fundidas de liga de alumínio, que são amplamente utilizadas em automóveis, eletrônicos, comunicações e outras áreas.

12. Fundição de baixa pressão

Comparado com a tecnologia de fundição de alta pressão, fundição de baixa pressão usa pressão relativamente baixa para completar a fundição e processo de resfriamento de metal fundido. Este processo é particularmente adequado para a produção de peças que requerem maior resistência e durabilidade. Na fundição de baixa pressão, o fluxo contínuo de metal garante o formato preciso da peça e o enchimento uniforme. Se as características da peça que você procura incluem complexidade estrutural, suavidade de superfície e arestas e contornos afiados, então a fundição de baixa pressão é certamente uma opção que vale a pena considerar. No entanto, se você tiver requisitos rígidos para projetos de paredes finas e ciclos de produção rápidos, a fundição a baixa pressão pode não ser o método mais apropriado. Ainda, fundição de baixa pressão é usada em uma ampla gama de aplicações , produzindo peças que vão desde cortadores de biscoitos de pressão para cozinhas até rodas de veículos e cabeçotes de cilindros de máquinas.

Prós Contras
A pressão e a velocidade durante o vazamento podem ser ajustadas, adequadas para várias ligas e peças fundidas de vários tamanhos; o metal fundido é preenchido suavemente sem respingos, o que melhora a taxa de passagem das peças fundidas; a intensidade do trabalho é baixa e as condições de trabalho são boas. O equipamento é relativamente complexo e o investimento é grande.

Aplicação: Usado principalmente para produzir ligas de alumínio, ligas de magnésio e outras peças fundidas de metais não ferrosos, amplamente utilizadas em automóveis, aeroespacial, navios e outros campos.

Como os diferentes tipos de fundição de metal se comparam?

Cada método de fundição tem suas vantagens e desvantagens, e esses métodos de fundição diferem em precisão, velocidade, custo, aplicação, etc.

Método de fundição Precisão Velocidade Custo Aplicativo
Fundição em areia médio médio baixo Adequado para peças fundidas de vários tamanhos, formas e materiais, especialmente estruturas grandes e complexas
O elenco alto alto médio a alto Indústria automotiva, indústria de instrumentos, eletrônica, equipamentos médicos, etc., adequada para produção em massa
Fundição de investimento muito alto médio a baixo mais alto Lâminas de motores aeronáuticos, peças de precisão, etc., adequadas para peças fundidas de alta precisão e formatos complexos
Fundição contínua médio a alto alto baixo a médio Produção de aço, ferro fundido, liga de alumínio e outros materiais metálicos, especialmente adequados para peças fundidas de grande porte
Fundição de espuma perdida alto médio médio Adequado para a produção de peças fundidas com estruturas complexas e tamanhos relativamente precisos, e o tipo de liga não é limitado
Fundição de concha alto alto médio a alto Produção de peças de alta precisão, como impulsores de motores de aeronaves, camisas de cilindros de motores de automóveis, etc.
Apertando fundição sob pressão alto médio a alto médio a alto Adequado para liga de alumínio, liga de zinco, liga de cobre, etc., e pode produzir peças com formatos complexos
Fundição a vácuo alto alto mais alto Melhorar as propriedades mecânicas e a qualidade da superfície das peças fundidas sob pressão, adequadas para peças fundidas com alta qualidade superficial e requisitos de desempenho
Fundição por gravidade médio médio a baixo baixo a médio Adequado para peças fundidas de pequeno e médio porte, especialmente fundição de ligas de alumínio e ligas de magnésio
Fundição de alta pressão alto alto mais alto Adequado para produzir peças fundidas de alta qualidade e alta precisão, como peças de motores automotivos
Fundição de baixa pressão alto médio a alto médio a alto Adequado para produtos tradicionais, como cabeçotes de cilindro, cubos de roda e estruturas de cilindro
Fundição centrífuga médio a alto médio baixo a médio Produz fundições tubulares longas e fundições ocas, como fundição de tubos, metalurgia, mineração e outros campos

Resumo

Os principais tipos de fundição de metal incluem fundição em areia, fundição sob pressão, fundição de investimento, fundição contínua, fundição de espuma perdida, fundição em concha, fundição sob pressão, fundição sob pressão, fundição a vácuo, fundição por gravidade, fundição de alta pressão, fundição de baixa pressão e fundição centrífuga. Cada tipo possui vantagens exclusivas e escopo de aplicação. Em aplicações práticas, o método de fundição apropriado deve ser selecionado com base nos requisitos específicos da fundição, condições de produção, economia e outros fatores para obter peças fundidas de alta qualidade.

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Gloria

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