¿Qué es la fundición a presión en cámara caliente?

La cámara caliente es la forma más rápida de fundir zinc. Todo el sistema de inyección se asienta en la masa fundida. Cuello de cisne, émbolo, boquilla, todo en la olla a 780, 800 grados dependiendo de a quién le preguntes y qué aleación uses.

El émbolo se levanta y el metal entra a través de un orificio en la parte inferior del cilindro. El émbolo desciende, cubre el orificio, empuja el metal hacia arriba a través del cuello de cisne y sale por la boquilla hacia el troquel. El troquel se llena. La parte se congela. Se abre el troquel. La parte cae. Repetir.

Ese es todo el proceso.

La gente siempre pregunta por qué no procesar el aluminio de esta manera. El aluminio se come el cuello de cisne. El acero se disuelve. He visto fotos de una tienda en Indiana que lo intentó en los años 90, un desastre total, reemplazaban los cuellos de cisne en cada turno hasta que finalmente alguien dijo basta. El aluminio tiene que pasar por una cámara fría donde se vierte el metal en una manga de perdigones separada. Máquina completamente diferente.

El zinc y el mag son lo que hace la cámara caliente. Zamak 3 mayoritariamente. Algo de Zamak 5 cuando necesitas resistencia a la fluencia para piezas que se cargan con el tiempo. ZA-8 existe pero a nadie le gusta ejecutarlo porque quiere erosionar tus puertas.

Las maquinas. Francés es el nombre que todo el mundo conoce. Alemán. La serie DAW. Teníamos un DAW 50 y dos DAW 80 en el taller en el que trabajé en la década de 2000. Máquinas sólidas. El 80 utilizó una herramienta de cuerpo de cerradura de 6 cavidades durante años, debió haber realizado 3 millones de disparos a través de ese troquel antes de que finalmente tuviéramos que reconstruir los núcleos. Bühler también fabrica buenos equipos, pero en ellos paso menos tiempo sentado. Las máquinas chinas, LK y las demás, han mejorado. Hace diez años no habría tocado ni uno. Ahora algunas tiendas los tienen y les va bien. Depende de lo que estés haciendo y de cuál sea tu nivel de calidad.

La vida en cuello de cisne varía mucho. Solíamos calcular entre 12 y 18 meses en una celda ocupada con dos turnos. Algunos muchachos afirman que dura más, pero creo que no están presionando la máquina con fuerza o están funcionando a una temperatura más baja de lo que deberían. La punta de la boquilla se desgasta más rápido que el cuerpo de cuello de cisne. Puede cambiar las puntas sin tirar de todo el conjunto, lo que ahorra tiempo.

La velocidad de disparo es donde comienzan la mayoría de los problemas. Los nuevos quieren correr rápido porque más rápido significa más piezas por hora. Pero hay que ir despacio al inicio de la brazada para dejar salir el aire. Si golpea el émbolo de inmediato, introducirá aire en el canal y terminará formando porosidad en el molde. Solíamos decirles a los chicos: primero despacio y luego martilleando. Los controladores de las máquinas más nuevas le permiten programar tres o cuatro segmentos de velocidad, lo que ayuda.

El tiempo de llenado en una pieza típica de zinc es de 20 o 30 milisegundos una vez que se alcanza la velocidad máxima. El metal es líquido cuando entra y sólido antes de que puedas parpadear. El acero troquelado absorbe el calor inmediatamente. Por eso la temperatura es tan importante. Los puntos calientes se quedan. Los puntos fríos funcionan mal. Pasas la mitad de tu tiempo jugando con las líneas de agua y los patrones de rociado tratando de lograr el equilibrio térmico correcto.

El spray es su propio dolor de cabeza. Demasiado y se obtienen residuos que se desgasifican en la próxima inyección. Demasiado poco y la pieza se pega o se acumula soldadura en la cara del troquel. Ejecutamos principalmente productos Chem-Trend. Mezclado tal vez 80 a 1, ajustado hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la herramienta. Algunos chicos confían en Henkel. Nunca noté una gran diferencia pero tampoco estaba pagando por ello.

Porosidad. El enemigo. Porosidad del gas procedente del aire atrapado. La porosidad de contracción se debe a la congelación de la puerta antes de que la pieza fundida esté completamente alimentada. Las pruebas de fugas detectan la mayor parte en las piezas-apretadas a presión. Rayos X-si quieres ver lo que sucede en el interior sin cortar la pieza. Trabajé en un programa de rieles de combustible en el que-rayábamos cada pieza fundida durante dos años porque el cliente no aceptaba el muestreo estadístico. Cuesta una fortuna, pero ese fue el trato.

Las puertas frías son el otro defecto común. Dos frentes de flujo se encuentran y no se fusionan porque las superficies ya comenzaron a pelarse. Ves una línea en la pieza. A veces puedes ocultarlo con acabados, pero normalmente solo estás haciendo chatarra. La ubicación de la puerta lo soluciona o no. La simulación ayuda a descubrir patrones de flujo antes de cortar acero. Magmasoft y Flow-3D son los que utilizan la mayoría de las tiendas ahora. En el pasado simplemente lo adivinamos y lo arreglamos en el banco.

El magnesio es delicado. AZ91D gira alrededor de 1200 grados. Necesitas gas de cobertura sobre el derretimiento o se quemará. El SF6 solía ser estándar, pero la EPA lo eliminó. Ahora usas mezclas de SO2 o lo que sea que venda Luxfer. Los chips magnéticos se incendian. La escoria magnética se incendia. Necesitas extintores de Clase D en todas partes. Una vez vi un fuego magnético. Pequeño, contenido rápido, pero llama tu atención. La mayoría de las tiendas que operan mag tienen celdas dedicadas con equipo de seguridad adicional. No es algo que simplemente se agregue a una línea de zinc existente.

La comparación con el plástico surge todo el tiempo. Los gerentes de ingeniería quieren saber si esta pieza debe ser de zinc o si debemos acudir a un proveedor de moldeo por inyección de plástico y ahorrar peso. El zinc es más rígido. El zinc conduce el calor. El zinc protege la EMI. El plástico es más ligero y las herramientas cuestan menos. Una matriz de zinc cuesta tres, cuatro o cinco veces lo que cuesta un molde de plástico comparable. Pero la matriz de zinc dura mucho más. Millones de tiros fáciles. Los moldes de plástico comienzan a mostrar desgaste a 500K y usted debe volver a trabajar.

Algunos programas usan ambos. Inserto estructural de fundición a presión, carcasa de un proveedor de servicios de moldeo por inyección, ensamblelos juntos. La automoción hace esto constantemente. Obtienes metal donde necesitas resistencia y plástico donde necesitas ahorro de peso o geometría compleja que sería difícil de moldear.

El personal de compras de los OEM generalmente lo hace en ambos sentidos cuando realizan compras. Obtenga una cotización de un fabricante de moldeo por inyección personalizado y una cotización de un fundidor en la misma impresión. Mira lo que dicen los números. Precio por pieza, costo de la herramienta, costo total en destino. A veces la pieza de zinc elimina un paso de montaje que la abarata aunque el precio por unidad sea mayor. A veces el plástico gana en todo y eso es lo que se opta.

La industria no está creciendo rápidamente en América del Norte. Tal vez plano, tal vez un ligero crecimiento. La automoción sigue siendo la mayor parte. Luego, construir herrajes, cerraduras, bisagras y ese tipo de cosas. La electrónica solía ser más grande antes de que todo se volviera plástico y luego se fuera al extranjero. Ahora se están realizando algunas relocalizaciones, pero no una inundación.

Encontrar gente es el verdadero problema. Los chicos que conocían este oficio se están jubilando. Las escuelas de oficios ya no enseñan el trabajo de fundición como antes. Contratamos a un niño hace dos años, un tipo inteligente, con título en ingeniería, pero nunca había visto una máquina de fundición a presión antes del primer día. Pasó un año antes de que confiara en él para montar un trabajo sin supervisión. Y él es uno de los mejores. Algunos chicos se lavan en un mes.

Las máquinas siguen obteniendo mejores controles. Servohidráulica, supervisión-en tiempo real y registro de datos. Puedes ver las tendencias ahora antes de que se conviertan en basura. Eso ayuda, pero no reemplaza saber lo que estás mirando. Un buen operador detecta los problemas que los sensores pasan por alto. Escuchas algo mal, hueles algo extraño, te detienes y compruebas. No se puede automatizar eso todavía.

La cámara caliente no es complicada. Llene el troquel con metal fundido, déjelo congelar, sáquelo y hágalo de nuevo. Pero conseguir piezas buenas de manera consistente, turno tras turno, ahí es donde está el oficio. Las pequeñas cosas importan. Cómo se introduce un troquel nuevo. Cuando cambias el cuello de cisne antes de que falle. Cómo se lee un patrón de pulverización. Nada de eso está en un manual.

El proceso funciona. Millones de piezas al día en todo el mundo. Piezas fundidas de zinc en automóviles, teléfonos, cerraduras de puertas, herramientas eléctricas, pistolas y accesorios de plomería. Nadie los nota. Ese es el punto. Una fundición de zinc hace su trabajo y nunca piensas en ello. A los fundidores les gusta así.

Las tiendas que son buenas en esto se mantienen ocupadas. Las tiendas que toman atajos luchan. Lo mismo que cualquier fabricación. La calidad importa. La entrega importa. El precio importa, pero no tanto como la gente piensa. Los clientes pagan por la confiabilidad. Una fábrica de moldeo por inyección de precisión que envía a tiempo supera a una tienda barata que no cumple con las fechas. Lo mismo ocurre con la fundición a presión. El trabajo está ahí si puedes ejecutarlo.