Proceso de fundición a presión

Proceso de fundición a presión

El proceso de fundición a presión es una tecnología de fabricación estándar común en todas las industrias. Este proceso de fundición a presión puede variar en diferentes métodos y tecnología dependiendo de la forma y estructura compleja.

El artículo de hoy ilustrará un breve conocimiento de los procesos de fundición a presión, sus tipos, aplicación y ventajas e inconvenientes.

¿Qué es la fundición a presión?

La fundición en coquilla es un tipo de fundición de metales que consiste en introducir metal fundido a alta presión en una cámara de moldeo. Los operarios mecanizan las dos matrices de acero templado para herramientas hasta darles forma y funcionan del mismo modo que un molde de inyección durante toda la operación para producir la cavidad del molde. La mayoría de las piezas de fundición a presión se fabrican con metales no férreos, como zinc, cobre, aluminio, magnesio, plomo, estaño y aleaciones a base de estaño. Emplean una máquina de cámara caliente o de cámara fría en función del tipo de metal a fundir.

Proceso de fundición a presión

Debe pulverizar un lubricante en la cavidad durante el procedimiento de preparación. Además de ayudar a controlar la temperatura del molde, los lubricantes también pueden ayudar a extraer la pieza fundida.

Proceso de fundición a presión

En primer lugar, la máquina funde los metales insertados, el tipo de metales depende de la herramienta que vaya a crear. Y después, la máquina vierte automáticamente el metal fundido en el molde a alta presión. Esta presión suele oscilar entre 10 y 175 MPa. Cuando la máquina vierte el metal fundido, la presión se mantiene hasta que la pieza se endurece.

En consecuencia, la máquina abre las matrices con los pasadores eyectores y expulsa la granalla (las granallas son distintas de las piezas fundidas, ya que puede haber varios orificios en una matriz, lo que produce varias piezas fundidas por granalla).

Después, la inyección a alta presión produce un llenado muy rápido del molde, de modo que el metal fundido puede llenar todo el molde antes de que se endurezca ninguna porción. De este modo, se pueden evitar las discontinuidades superficiales incluso en secciones de paredes finas que son difíciles de rellenar.

Puede utilizar la mayor parte de la fundición a presión para llevar a cabo la construcción que la fundición no puede terminar, como la perforación y el pulido. Tras el proceso de inyección, el sacudido consiste en separar la chatarra, incluidas compuertas, canales, bebederos y rebabas. La máquina suele realizar este procedimiento extruyendo la pieza fundida a través de un troquel de reavivado específico. Otras técnicas de desarenado son el aserrado y el esmerilado.

Por último, las averías pueden verificarse una vez finalizado el procedimiento de sacudida. Los fallos más frecuentes son el estancamiento y el enfriamiento.

Tipos de proceso de fundición a presión          

Los tipos de técnicas de fundición a presión varían en función de la inversión y los costes de producción. Cada empresa de fundición a presión emplea una gama diversa de técnicas de fundición a presión. En las siguientes secciones se analizarán los tipos de fundición a presión más populares.

El proceso de fundición a presión en cámara caliente

En una fundición a presión de cámara caliente, un charco de metal fundido llena la matriz bajo presión. Al inicio del ciclo, la máquina retrae el pistón, lo que permite que el metal fundido llene el cuello de cisne.

Un pistón neumático o hidráulico aprieta el metal y lo llena en el molde. Esta técnica presenta todas las ventajas de la técnica de ciclos rápidos (unos 15 ciclos por minuto), fácil automatización y capacidad para fundir metal.

Aplicación

Las empresas de fundición a presión pueden desarrollar diversas aplicaciones de fundición a presión interesantes que dan lugar a piezas y componentes realmente únicos y de gran funcionalidad. Un tipo de aplicación de fundición a presión puede ser más ventajoso que otro en función de sus características particulares.

Pros
  • Mayor productividad

  • Fundición integrada detallada

  • Porosidad reducida

  • Debido a las bajas temperaturas de fusión, las matrices de fundición a presión tienen una vida útil más larga.

  • La eficacia del diseño de troqueles reduce los residuos

Contras
  • Porosidad

  • Se necesita un elevado coste inicial de puesta en marcha para instalar la maquinaria de fundición a presión

El proceso de fundición a presión en cámara fría

En el método de fundición a presión en cámara fría, debe fundir el metal en un crisol independiente. A continuación, puede suministrar una cantidad específica de metal fundido a una cámara de inyección o boquilla sin calentar. Y después, la máquina bombea estos metales al molde mediante presión hidráulica o mecánica.

Debido a la necesidad de transportar el metal fundido a la cámara fría, el mayor inconveniente de este proceso es la prolongación del ciclo de tiempo.

Las máquinas de fundición a presión de cámara fría también están disponibles en versión vertical y horizontal. Las máquinas de fundición a presión verticales suelen ser pequeñas, mientras que las máquinas de fundición a presión horizontales están disponibles en diferentes tipos.

Aplicación

Las máquinas de fundición a presión de cámara fría tienen el conjunto de fundición situado lejos de la masa fundida. La máquina llena la cámara de fundición con la aleación y la empuja dentro del molde de fundición a presión para crear una pieza fundida. A continuación, endurece la pieza fundida a alta presión y se abren las matrices.

Es una buena técnica para metales con un punto de fusión más alto, como el aluminio y el cobre. Puede encontrar las piezas moldeadas en cámara fría en aparatos portátiles, componentes eléctricos y carcasas eléctricas.

Pros
  • Un émbolo empuja el metal en un molde con una tremenda presión, garantizando que el metal llegue a todas las zonas para un ajuste perfecto en todo momento.

  • Las matrices producidas a partir de la fundición en frío son más densas que las matrices generadas a partir del método de fundición en caliente debido a la alta presión necesaria para fabricar la matriz.

Contras
  • Largo proceso de producción

  • Problema de control de calidad.

El proceso de fundición a baja presión 

Al igual que en la fundición a alta presión, los operarios conectan los lados de la matriz a una placa de la máquina fija y móvil, pero orientan la máquina verticalmente. El horno de retención del metal fundido está situado debajo de la placa fija.

La aplicación de una presión de hasta un bar como máximo al horno impulsa el metal fundido (normalmente aluminio, pero a veces magnesio) a través de un orificio de entrada hasta la cámara de la matriz, que suele ser un molde permanente, aunque también se pueden utilizar moldes de arena.

El flujo ascendente del metal fundido se produce en contra de la gravedad. Tras llenar la matriz, se mantiene la presión. Al mismo tiempo, el metal se enfría para permitir la inyección de metal fundido adicional para compensar cualquier déficit de volumen (agujeros de contracción) a medida que el metal pasa de su estado fundido a sólido.

Aplicación

La industria del automóvil lleva décadas recurriendo a la fundición a baja presión para producir piezas de aluminio robustas y de alta calidad. Sin embargo, debido a que el proceso de fundición es bastante largo, su uso se limitaba principalmente al segmento de lujo de la industria automovilística, en el que se prevén volúmenes más pequeños y precios más elevados.

Pros
  • Altos valores de resistencia

  • Posibles geometrías complejas                   

  • Mayor aprovechamiento del material

  • No necesita comederos                                        

  • Gran precisión dimensional

  • Bien adaptado a la automatización

  • Menos complicaciones

Contras
  • Menor productividad

  • 3 mm de grosor mínimo

El proceso de fundición a presión en vacío

La fundición a presión en vacío es una versión mejorada de la fundición a presión convencional. Se trata de una fundición a alta presión asistida por una bomba de vacío para eliminar el aire contenido en el interior de la cavidad de la matriz. Por eso también se puede llamar a esta técnica fundición a presión asistida por vacío. La fundición a presión en vacío se utiliza principalmente para minimizar ciertos defectos de fundición en componentes que surgen por el atrapamiento de aire.

Así pues, los fabricantes de piezas de fundición a presión que deseen garantizar una mayor calidad de los componentes fabricados elegirán equipos de fundición a presión asistida por vacío.

Aplicación

La fundición a presión en vacío es cada vez más popular en diversos sectores debido a su capacidad para fabricar componentes de mejor calidad. Los fabricantes de fundición a presión también están centrando su atención en la fundición a presión en vacío.

La fundición a presión en vacío es muy popular en los siguientes sectores: automoción, aeronáutica, militar, naval, construcción, etc.

Estos sectores requieren componentes duraderos y de alta calidad para sus productos. La fundición a presión tradicional puede no ser capaz de satisfacer los estándares de resistencia y calidad. Por eso, cada vez más fabricantes empiezan a ofrecer soluciones de fundición a presión en vacío a los consumidores.

Pros
  • Requieren menor coste

  • Pedidos limitados

  • Vuelcos rápidos

  • Capaz de fabricar pars grandes

  • Repetibilidad

Contras
  • Un problema con los detalles complejos

  • Los moldes y las piezas de utillaje deben repararse periódicamente.

  • La hollowness es un posible problema

Proceso de fundición a presión

La fundición a presión es una mezcla de las técnicas de fundición y forja. La técnica puede dar lugar a las características mecánicas más significativas posibles en un producto de fundición. La invención del método de fundición por compresión puede dar paso a un enorme potencial de producción de componentes de aleaciones de aluminio, que los fabricantes aún no comercializaban plenamente. También puede ser útil para la sustitución en importación de piezas críticas.

Aplicación

La fundición por compresión ha tenido éxito comercial en la producción de componentes, como una cúpula de aluminio, una coraza de mortero de hierro dúctil y un engranaje cónico de acero. Ruedas y pistones de aluminio para automóviles, y piezas brutas de engranajes de latón y bronce.

Comparado con el HPDC, el método de fundición squeeze con alta presión aplicada es una opción potencial para fundiciones gruesas de magnesio. Otros componentes que se han sometido al método Squeeze cast son las palas de acero inoxidable, los discos de superaleación.

Pros
  • Ofrece una mayor variedad de formas y componentes que las técnicas de producción convencionales

  • Tras el proceso de fundición se necesita poco o ningún mecanizado

  • Bajos niveles de porosidad

  • Buena textura superficial

  • Microestructuras finas con componentes de mayor resistencia

  • Sin residuos, 100% de aprovechamiento

Contras
  • Los costes son prohibitivos debido al complicado utillaje

  • No hay flexibilidad, ya que el utillaje se dedica a componentes concretos

  • Hay que regular el proceso, lo que ralentiza la duración del ciclo y aumenta los gastos del proceso.

  • Los gastos significativos implican que se requieren grandes cantidades de producción para justificar la inversión en equipos

El proceso de fundición en molde semisólido

La fundición de metales semisólidos (SSM) es una variante casi neta de la fundición a presión. En la actualidad, las industrias utilizan esta técnica con metales no ferrosos, como el aluminio, el cobre y el magnesio, pero también con aleaciones de alta temperatura para las que no existen actualmente matrices adecuadas.

Esta técnica combina las ventajas de la fundición y la forja. Se puede llamar así por la característica tixotropía de los fluidos, que es el fenómeno que permite el funcionamiento de este proceso. Los fluidos tixotrópicos fluyen cuando se cizallan, pero se espesan cuando están parados.

Aplicación

Normalmente, las industrias utilizan la fundición semisólida para aplicaciones de alta gama. En el caso de las aleaciones de aluminio, los componentes típicos incluyen piezas estructurales médicas y aeroespaciales, piezas de contención de presión, piezas de defensa, soportes de motor, arneses de sensores de colectores de aire, bloques de motor y carcasas de filtros de bombas de aceite.

Pros
  • Piezas complejas en forma de red

  • Sin porosidad

  • Rendimiento mecánico estándar

  • Estanqueidad a la presión

  • Tolerancias estrictas

  • paredes delgadas

  • Temperatura tratable

  • Acabado perfecto

Contras
  • sensible a temperatura ambiente

Fundición por gravedad frente a fundición a presión

Ambos tipos de fundición a presión utilizan un molde metálico en el que se inyecta metal fundido no ferroso, normalmente una aleación de aluminio, zinc, magnesio, plomo, estaño o cobre. La diferencia significativa entre la fundición por gravedad y la fundición a presión es la forma en que el metal fundido entra en el molde.

En la fundición a presión por gravedad, la máquina vierte el metal fundido en el molde desde arriba, que se llena de abajo arriba únicamente por la fuerza de la gravedad. En la fundición a presión, la máquina vierte el metal fundido en el molde a alta presión (entre 1500 y 25.400 psi) (entre 1500 y 25.400 psi). Mantiene esta presión hasta que la pieza se solidifica.

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