¿Qué es la fundición a presión a alta presión?
Cómo funciona
La fundición a presión a alta presión (HPDC) es un proceso de fabricación en el que el metal fundido se introduce en la cavidad de un molde bajo una presión hidráulica significativa. El metal llena el troquel a alta velocidad y se mantiene allí mediante una prensa de trabajo pesado-hasta que se completa la solidificación. Una vez que la pieza se ha enfriado, el troquel se abre y la pieza se expulsa. Luego, el dado se cierra nuevamente para el siguiente ciclo. Las herramientas en sí consisten en dos bloques de acero endurecido que forman la geometría de la cavidad cuando se sujetan entre sí.
Orígenes del proceso
La fundición a presión apareció por primera vez a mediados del siglo XIX en la industria de la impresión. Los impresores vertían aleación de plomo-estaño fundido en moldes de acero para producir tipos para imprentas. A partir de ahí, la tecnología se extendió a otros sectores manufactureros con bastante rapidez. En 1914, el proceso comenzó a incorporar aleaciones de zinc y aluminio, materiales que todavía dominan la industria en la actualidad. Curiosamente, la mayoría de las aleaciones que utilizamos ahora ya se desarrollaron a mediados de la década de 1930.
Desglose del proceso
Un ciclo HPDC típico implica cuatro pasos principales: preparación del troquel, inyección, expulsión y recorte. Dependiendo de lo que estés haciendo, existen variaciones como fundición a presión al vacío, técnicas de -llenado lento o procesamiento de metal semi-sólido. Así es como se ejecuta el proceso estándar:
Preparación del troquel
Antes de cada ciclo, los operadores limpian el troquel y lo rocían con agente desmoldante. El agente desmoldante cumple una doble función:-ayuda a controlar la temperatura del troquel y evita que la pieza fundida se pegue cuando llega el momento de expulsarla.
Inyección de metales
Hay dos formas de introducir metal fundido en el troquel:
Máquinas de cámara calienteFunciona bien para metales con puntos de fusión más bajos como zinc, magnesio y plomo. El mecanismo de inyección permanece sumergido en el baño de metal fundido. Un émbolo empuja el metal a través de un cuello de cisne y dentro del troquel.-Todo el sistema se calienta.
Máquinas de cámara fríaManejar materiales con puntos de fusión más altos como aluminio y latón. El metal se vierte con una cuchara o en una manga de perdigones separada y luego un ariete hidráulico lo introduce en el troquel. Puede configurarlos horizontal o verticalmente. El magnesio puede funcionar en cualquier dirección, aunque la cámara caliente tiende a funcionar mejor para piezas más pequeñas e intrincadas, ya que las máquinas de cámara fría tienen limitaciones de tamaño.
Las presiones de inyección suelen oscilar entre 1500 y 25 000 PSI y el llenado se realiza en una fracción de segundo. El troquel debe permanecer cerrado herméticamente bajo presión durante la solidificación.-Esto comprime los gases atrapados y compensa la contracción a medida que el metal se enfría. Las máquinas modernas pueden ofrecer hasta 4000 toneladas de fuerza de sujeción para mantener todo junto.
Expulsión y recorte
Una vez que el metal se ha solidificado por completo, los pasadores eyectores empujan la pieza fundida fuera de la cavidad. Estos pasadores generalmente están integrados en la mitad móvil del troquel y colocados para evitar dañar la pieza. El último paso es recortar las puertas, los corredores y cualquier destello. Esto se hace con troqueles o sierras. El material de desecho normalmente regresa directamente al horno para el siguiente lote.
Por qué se utiliza HPDC
En comparación con otros métodos de fundición, la fundición a alta presión aporta algunas ventajas reales:
Las tasas de producción superan la fundición por gravedad o baja presión. La inyección de alta-velocidad significa que puede producir piezas rápidamente, razón por la cual HPDC domina la fabricación de alto-volumen.
La precisión dimensional y el acabado superficial resultan excelentes. Muchas piezas van directamente al ensamblaje sin mecanizado secundario, lo que ahorra tiempo y dinero. La superficie lisa también resiste bien el revestimiento. Además, obtiene una microestructura consistente y propiedades mecánicas sólidas en toda la pieza.
Las secciones de pared pueden volverse increíblemente delgadas-hasta 0,40 mm o menos en algunos casos. Eso es más delgado de lo que resulta práctico con otros procesos de fundición. Las paredes delgadas reducen el peso y le permiten fundir insertos roscados, casquillos y otros herrajes durante el vertido, lo que reduce las operaciones de ensamblaje posteriores.
La flexibilidad de las herramientas significa que puede fundir geometrías complejas de una sola vez. Y las matrices de fundición a presión duran mucho tiempo, por lo que el costo de las herramientas se amortiza en una gran cantidad de piezas, lo que reduce los costos unitarios.
Donde se aplica
Automotor
Este es, con diferencia, el mercado más grande para HPDC. Los bloques de motor, las carcasas de la transmisión, los cárteres de aceite, los soportes y los componentes estructurales como los bastidores auxiliares se funden en aleaciones de aluminio o magnesio.
Dispositivos médicos
Los instrumentos quirúrgicos, las bombas de infusión y las carcasas de equipos de imágenes aprovechan la fundición a presión para una producción ligera y de gran volumen-.
Aeroespacial
La industria aeroespacial necesita componentes complejos y de precisión, y las capacidades de automatización y las estrechas tolerancias del HPDC cumplen los requisitos. Los componentes del motor de aleación de aluminio y magnesio comúnmente provienen de operaciones de fundición a presión.