¿Qué es la fundición de metales?
Dirijo una célula de fundición a presión en ABIS en Shenzhen. Llevo haciendo esto desde 2007. Fabricamos carcasas de transmisión y carcasas de motores para vehículos eléctricos, principalmente de aluminio A380.
Fundición de metal significa verter metal líquido en un molde y dejarlo congelar. La fundición a presión es una forma de hacerlo. Usamos moldes de acero y empujamos el metal con mucha presión. Las piezas salen casi listas para enviarse.
Muere
El troquel son dos bloques de acero que se atornillan a la máquina. Un lado se queda quieto. El otro lado se mueve hacia adelante y hacia atrás sobre las barras de unión. Cuando se cierran, hay una cavidad en su interior con la forma de la pieza.
Nuestros troqueles provienen de nuestro propio taller de herramientas aquí en Shenzhen. Una nueva matriz de carcasa de transmisión cuesta alrededor de 180.000 dólares. Se necesitan cuatro meses para construirlo. El acero es H13, tratado térmicamente a aproximadamente 44 Rockwell. Recibimos 150.000 disparos de una matriz de carcasa antes de que la línea de separación comience a lavarse y tengamos que enviarla a reparar.
maquinas
Operamos máquinas de 80T hasta 1600T. Cámara de frío. La manga de perdigones se encuentra fuera del horno porque el aluminio se come el acero si lo dejas sumergido. Un robot introduce el metal en la manga y el émbolo lo introduce en la matriz. La toma completa dura unos 40 milisegundos.
La cámara caliente es diferente. El cuello de cisne permanece en la olla. Funciona para el zinc porque el zinc no ataca al acero como lo hace el aluminio. Trabajé en un taller de zinc en Dongguan en 2004. Las máquinas eran más pequeñas, el ciclo era más rápido, pero las piezas eran pequeñas manijas de puertas y tiradores de cremalleras. No como lo que hacemos ahora.
El tiro
Todo el mundo habla de tres fases. Tiro lento, tiro rápido, intensificación. En realidad, pasas la mayor parte de tu tiempo jugando con el punto de transición. Si lo mueves demasiado pronto, las puertas se enfriarán. Demasiado tarde, el metal ya está empezando a pelarse en el corredor.
Nuestra máquina 1600T funciona a 1850 psi con intensificación para la carcasa del motor. El ingeniero de procesos lo configuró cuando iniciamos el trabajo. Nunca lo he tocado. El disparo lento es de 0,15 m/s, el disparo rápido alcanza 4,2 m/s. Esos números están encerrados en la receta.
Pulverización
Entre cada disparo, un robot rocía el troquel con lubricante. Material a base de agua-, de color blanco lechoso. Las boquillas golpean todos los bolsillos y núcleos profundos. El spray enfría el troquel y deja una película para que la fundición se libere limpia.
Si los cabezales rociadores se obstruyen, lo sabrás en la siguiente toma. La pieza se queda. Luego lo extraes con una palanca y quitas la soldadura de la cara del troquel. Lo he hecho más veces de las que quiero contar.
Guarnición
La pieza sale con galleta, correderas y rebosaderos adjuntos. Lo pasamos por una prensa de recorte de 200 toneladas. El troquel recortador corta todo de una sola vez. La chatarra va a un contenedor y regresa al horno.
Algunas plantas usan sierras. Lo intentamos en un trabajo de prototipo. Más lento, pero no es necesario construir un troquel recortador. Para el volumen de producción, la prensa de corte es la única manera.
Lo que viene después
La mayoría de nuestras piezas van a CNC. Dejamos stock en las caras de montaje y ubicaciones de los orificios. La célula de mecanizado se encarga de ello.
Las pruebas de estanqueidad se realizan después del mecanizado. La carcasa se tapa y se presuriza. Si mantiene 3 bares durante 30 segundos, pasa. La porosidad es la asesina. Incluso un camino estenopeico a través de la pared no pasa la prueba. Impregnamos alrededor del 8% de nuestras piezas fundidas para sellar la microporosidad.
Defectos
Las contraventanas frías parecen líneas en la superficie donde dos frentes metálicos se unieron y no se fusionaron. Generalmente significa que el troquel está demasiado frío o que el tiempo de llenado es demasiado lento.
La porosidad aparece en los rayos X-como pequeños puntos oscuros. El hidrógeno en la masa fundida causa un tipo. La contracción en secciones gruesas provoca otra. Desgasificamos con argón y mantenemos el metal a unos 1280 grados F. Aún así obtenemos algo de porosidad. Siempre hazlo.
La soldadura por troquel es cuando el aluminio se suelda al acero. Sucede en puntos calientes donde el lubricante se quema. Lo verá en los núcleos que se pegan a la cavidad. La única solución es sacar el troquel y pulirlo.
¿Por qué la fundición a presión?
Enviamos 1.400 carcasas de motor al día con dos celdas. El tiempo del ciclo es de 72 segundos de puerta a puerta. Las piezas pesan 14 libras cada una. Intente hacer tantas piezas de ese tamaño con cualquier otro proceso. La forja no puede hacer la geometría interna. La fundición en arena es demasiado lenta y la superficie es rugosa. El mecanizado a partir de palanquilla desperdiciaría el 80% del metal.
La fundición a presión tiene sentido cuando se necesitan muchas piezas de aluminio complejas. Las herramientas cuestan dinero real. Las máquinas cuestan dinero real. Pero una vez que estás corriendo, el precio por pieza es difícil de superar.