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Articulo de referencia

Fundición a presión

Un bloque de motor con piezas fundidas a presión de aluminio y magnesio. La fundición a presión es un proceso de fundición de metales que se caracteriza por inyectar metal fundi...

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Un bloque de motor con piezas fundidas a presión de aluminio y magnesio.

La fundición a presión es un proceso de fundición de metales que se caracteriza por inyectar metal fundido a alta presión en una cavidad de molde . Esta cavidad se crea utilizando dos matrices de acero para herramientas endurecido , mecanizadas con precisión, que funcionan de manera similar a un molde de inyección durante el proceso. La mayoría de las piezas fundidas a presión se fabrican con metales no ferrosos , específicamente zinc , cobre , aluminio , magnesio , plomo , peltre y aleaciones de estaño . Según el tipo de metal que se funde, se utiliza una máquina de cámara caliente o fría.

El equipo de fundición y los moldes metálicos representan grandes costos de capital, lo que tiende a limitar el proceso a la producción en grandes volúmenes. La fabricación de piezas mediante fundición a presión es relativamente sencilla, ya que solo implica cuatro pasos principales, lo que mantiene bajo el costo incremental por unidad. Es especialmente adecuada para una gran cantidad de piezas fundidas de tamaño pequeño a mediano, razón por la cual la fundición a presión produce más piezas fundidas que cualquier otro proceso de fundición. [ 1 ] Las piezas fundidas a presión se caracterizan por un muy buen acabado superficial (según los estándares de fundición) y consistencia dimensional.

Historia

El equipo de fundición a presión se inventó en 1838 con el propósito de producir tipos móviles para la industria de la impresión . La primera patente relacionada con la fundición a presión se otorgó en 1849 para una pequeña máquina manual destinada a la producción mecanizada de tipos de imprenta. En 1885, Ottmar Mergenthaler inventó la máquina Linotype , que fundía una línea completa de tipos como una sola unidad, utilizando un proceso de fundición a presión . Reemplazó casi por completo la composición tipográfica manual en la industria editorial. La máquina de fundición a presión Soss, fabricada en Brooklyn, Nueva York, fue la primera máquina que se vendió en el mercado abierto en Norteamérica. [ 2 ] Otras aplicaciones crecieron rápidamente, y la fundición a presión facilitó el crecimiento de bienes de consumo y electrodomésticos, al reducir considerablemente el costo de producción de piezas complejas en grandes volúmenes. [ 3 ] En 1966, [ 4 ] General Motors lanzó el proceso Acurad . [ 5 ]

Metal fundido

Las principales aleaciones para fundición a presión son: zinc , aluminio, magnesio, cobre, plomo y estaño; aunque poco común, también es posible la fundición a presión de metales ferrosos . [ 6 ] Las aleaciones específicas para fundición a presión incluyen: zinc-aluminio ; aluminio según, por ejemplo, las normas de la Asociación del Aluminio (AA): AA 380, AA 384, AA 386, AA 390; y magnesio AZ91D. [ 7 ] A continuación se presenta un resumen de las ventajas de cada aleación: [ 8 ]

  • Zinc : el metal más fácil de fundir; alta ductilidad; alta resistencia al impacto; fácil de recubrir; económico para piezas pequeñas; prolonga la vida útil del molde.
  • Aluminio : ligero; alta estabilidad dimensional para formas muy complejas y paredes delgadas; buena resistencia a la corrosión; buenas propiedades mecánicas; alta conductividad térmica y eléctrica; conserva su resistencia a temperaturas moderadamente altas.
  • Magnesio : el metal más fácil de mecanizar; excelente relación resistencia-peso; aleación más ligera que se suele fundir a presión.
  • Cobre : ​​alta dureza; alta resistencia a la corrosión; las mejores propiedades mecánicas de las aleaciones fundidas a presión; excelente resistencia al desgaste; excelente estabilidad dimensional; resistencia similar a la de las piezas de acero.
  • Tombac de silicio : aleación de alta resistencia compuesta de cobre, zinc y silicio. Se utiliza frecuentemente como alternativa a las piezas de acero fundido a la cera perdida.
  • Plomo y estaño : alta densidad; precisión dimensional extremadamente precisa; se utilizan para formas especiales de resistencia a la corrosión. Estas aleaciones no se utilizan en aplicaciones de servicios de alimentos por razones de salud pública . El metal tipográfico, una aleación de plomo, estaño y antimonio (a veces con trazas de cobre), se utiliza para fundir tipos compuestos a mano en la impresión tipográfica y el estampado en caliente. Tradicionalmente fundidos en moldes de agitación manual, ahora se utiliza predominantemente la fundición a presión tras la industrialización de las fundiciones tipográficas. Alrededor de 1900, las máquinas de fundición de lingotes aparecieron en el mercado y añadieron más automatización, llegando a haber docenas de máquinas de fundición en la oficina de un periódico.

A partir de 2008Los límites de peso máximo para las piezas fundidas de aluminio, latón , magnesio y zinc se estiman en 70 libras (32 kg) , 10 libras (4,5 kg) , 44 libras (20 kg) y 75 libras (34 kg) , respectivamente. [ 9 ] A finales de 2019, se utilizaban prensas capaces de fundir piezas individuales de más de 100 kilogramos (220 libras) para producir componentes de chasis de aluminio para automóviles. [ 10 ]        

El material utilizado define el espesor mínimo de la sección y el ángulo de desmoldeo mínimo requeridos para una pieza fundida, tal como se indica en la tabla siguiente. La sección más gruesa debe ser inferior a 13 mm (0,5 pulg.) , pero puede ser mayor. [ 11 ]  

Geometría de diseño

Hay una serie de características geométricas que deben tenerse en cuenta al crear un modelo paramétrico de una pieza fundida a presión:

  • El ángulo de desmoldeo es la inclinación o conicidad que se le da a los núcleos u otras partes de la cavidad del molde para facilitar la expulsión de la pieza fundida. Todas las superficies de la pieza fundida que son paralelas a la dirección de apertura del molde requieren ángulo de desmoldeo para una correcta expulsión. [ 12 ] Las piezas fundidas con el ángulo de desmoldeo adecuado se extraen más fácilmente del molde y dan como resultado superficies de alta calidad y un producto final más preciso.
  • Un filete es la unión curva de dos superficies que, de otro modo, se encontrarían en una esquina o borde afilado. En resumen, se pueden añadir filetes a una pieza fundida a presión para eliminar bordes y esquinas indeseables.
  • La línea de separación representa el punto donde se unen dos lados diferentes de un molde. La ubicación de la línea de separación define qué lado del troquel es la tapa y cuál es el eyector. [ 13 ]
  • Se añaden salientes a las piezas fundidas a presión para que sirvan como separadores y puntos de montaje para las piezas que se van a ensamblar. Para garantizar la máxima integridad y resistencia de la pieza fundida, los salientes deben tener un espesor de pared uniforme.
  • Se añaden nervaduras a una pieza fundida a presión para proporcionar mayor soporte a los diseños que requieren la máxima resistencia sin aumentar el grosor de la pared.
  • Los orificios y las ventanas requieren una atención especial durante la fundición a presión, ya que sus perímetros se adhieren al acero del molde durante la solidificación. Para contrarrestar este efecto, se debe añadir un ángulo de desmoldeo generoso a los orificios y las ventanas.

Equipo

Existen dos tipos básicos de máquinas de fundición a presión: máquinas de cámara caliente y máquinas de cámara fría . [ 14 ] Estas se clasifican según la fuerza de cierre que pueden aplicar. Las clasificaciones típicas están entre 400 y 4000 st (2500 y 25 400 kg) . [ 8 ]  

Fundición a presión en cámara caliente

Esquema de una máquina de cámara caliente

La fundición a presión en cámara caliente, también conocida como máquina de cuello de cisne , utiliza un baño de metal fundido para alimentar el molde. Al inicio del ciclo, el pistón de la máquina se retrae, permitiendo que el metal fundido llene el "cuello de cisne". El pistón, accionado neumática o hidráulicamente , impulsa este metal desde el cuello de cisne hacia el molde. Las ventajas de este sistema incluyen tiempos de ciclo rápidos (aproximadamente 15 ciclos por minuto) y la comodidad de fundir el metal en la propia máquina de fundición. Las desventajas de este sistema son que su uso se limita a metales de bajo punto de fusión y que no se puede utilizar aluminio, ya que absorbe parte del hierro mientras está en el baño de fusión. Por lo tanto, las máquinas de cámara caliente se utilizan principalmente con aleaciones a base de zinc, estaño y plomo. [ 14 ]

Fundición a presión en cámara fría

Esquema de una máquina de fundición a presión de cámara fría.

Estas se utilizan cuando la aleación de fundición no se puede usar en máquinas de cámara caliente; esto incluye aluminio, aleaciones de zinc con una alta composición de aluminio, magnesio y cobre. El proceso para estas máquinas comienza con la fusión del metal en un horno separado. [ 15 ] Luego, una cantidad precisa de metal fundido se transporta a la máquina de cámara fría, donde se alimenta a una cámara de inyección sin calentar (o cilindro de inyección). Esta inyección es luego impulsada hacia el molde por un pistón hidráulico o mecánico. La principal desventaja de este sistema es el tiempo de ciclo más lento debido a la necesidad de transferir el metal fundido del horno a la máquina de cámara fría. [ 16 ]

Molde o herramienta

El dado eyector mitad
La portada muere a la mitad

En la fundición a presión se utilizan dos matrices: una se denomina "mitad de la matriz de cubierta" y la otra, "mitad de la matriz de expulsión". El punto de unión entre ambas se llama línea de separación . La matriz de cubierta contiene el bebedero (para máquinas de cámara caliente) o el orificio de inyección (para máquinas de cámara fría), que permite que el metal fundido fluya hacia las matrices; esta característica coincide con la boquilla de inyección en las máquinas de cámara caliente o con la cámara de inyección en las máquinas de cámara fría. La matriz de expulsión contiene los pasadores de expulsión y, generalmente, el canal de distribución , que es el conducto desde el bebedero o el orificio de inyección hasta la cavidad del molde. La matriz de cubierta se fija a la platina fija o frontal de la máquina de fundición, mientras que la matriz de expulsión se fija a la platina móvil. La cavidad del molde se divide en dos insertos , que son piezas separadas que se pueden reemplazar con relativa facilidad y se atornillan a las mitades de la matriz. [ 17 ]

Los troqueles están diseñados para que la pieza fundida terminada se deslice fuera de la mitad de la tapa del troquel y permanezca en la mitad del eyector al abrirse los troqueles. Esto garantiza que la pieza fundida se expulse en cada ciclo, ya que la mitad del eyector contiene los pasadores eyectores que la empujan fuera de esa mitad del troquel. Los pasadores eyectores son accionados por una placa de pasadores eyectores , que los acciona con precisión al mismo tiempo y con la misma fuerza, para evitar daños a la pieza fundida. La placa de pasadores eyectores también retrae los pasadores después de la expulsión para preparar la siguiente inyección. Debe haber suficientes pasadores eyectores para mantener baja la fuerza total sobre cada uno, ya que la pieza fundida aún está caliente y puede dañarse con una fuerza excesiva. Los pasadores dejan una marca, por lo que deben ubicarse en lugares donde estas marcas no interfieran con la función de la pieza fundida. [ 17 ]

Otros componentes del troquel incluyen núcleos y guías . Los núcleos son componentes que generalmente producen agujeros o aberturas, pero también pueden usarse para crear otros detalles. Hay tres tipos de núcleos: fijos, móviles y sueltos. Los núcleos fijos son aquellos que están orientados paralelamente a la dirección de tracción de los troqueles (es decir, la dirección en la que se abren los troqueles), por lo tanto, están fijos o unidos permanentemente al troquel. Los núcleos móviles son aquellos que están orientados de cualquier otra manera que no sea paralelamente a la dirección de tracción. Estos núcleos deben retirarse de la cavidad del troquel después de que el material se solidifique, pero antes de que los troqueles se abran, utilizando un mecanismo separado. Las guías son similares a los núcleos móviles, excepto que se utilizan para formar superficies socavadas . El uso de núcleos móviles y guías aumenta considerablemente el costo de los troqueles. [ 17 ] Los núcleos sueltos, también llamados extractores , se utilizan para fundir características intrincadas, como agujeros roscados . Estos núcleos sueltos se insertan en el troquel manualmente antes de cada ciclo y luego se expulsan con la pieza al final del ciclo. El núcleo debe retirarse manualmente. Los núcleos sueltos son el tipo más caro, debido a la mano de obra adicional y al mayor tiempo de ciclo. [ 11 ] Otras características de los troqueles incluyen conductos de refrigeración por agua y ventilaciones a lo largo de las líneas de separación . Estas ventilaciones suelen ser anchas y delgadas (aproximadamente 0,13 mm o 0,005 pulg .) para que, cuando el metal fundido comience a llenarlas, se solidifique rápidamente y se minimice el desperdicio. No se utilizan mazarotas porque la alta presión garantiza una alimentación continua de metal desde la compuerta. [ 18 ]  

Las propiedades de material más importantes para los moldes son la resistencia al choque térmico y el ablandamiento a temperaturas elevadas; otras propiedades importantes incluyen la templabilidad , la maquinabilidad , la resistencia al agrietamiento por calor, la soldabilidad, la disponibilidad (especialmente para moldes más grandes) y el costo. La longevidad de un molde depende directamente de la temperatura del metal fundido y del tiempo de ciclo. [ 17 ] Los moldes utilizados en la fundición a presión suelen estar hechos de aceros para herramientas endurecidos , ya que el hierro fundido no puede soportar las altas presiones involucradas, por lo que los moldes son muy caros, lo que resulta en altos costos de puesta en marcha. [ 18 ] Los metales que se funden a temperaturas más altas requieren moldes hechos de aceros de mayor aleación . [ 19 ]

El principal modo de fallo de los moldes de fundición a presión es el desgaste o la erosión . Otros modos de fallo son el agrietamiento por calor y la fatiga térmica . El agrietamiento por calor se produce cuando aparecen grietas superficiales en el molde debido a un gran cambio de temperatura en cada ciclo. La fatiga térmica se produce cuando aparecen grietas superficiales en el molde debido a un gran número de ciclos. [ 20 ]

Proceso

Los siguientes son los cuatro pasos en la fundición a presión tradicional , también conocida comoFundición a alta presión , [ 5 ] estos también son la base de cualquiera de las variaciones de fundición a presión: preparación del molde, llenado, eyección y desmoldeo. Los moldes se preparan rociando la cavidad del molde conlubricante. El lubricante ayuda a controlar la temperatura del molde y también facilita la extracción de la pieza fundida. Luego se cierran los moldes y se inyecta metal fundido en ellos a alta presión; entre10 y 175megapascales(1500 y 25 400psi). Una vez que la cavidad del molde está llena, se mantiene la presión hasta que la pieza fundida se solidifica. Luego se abren los moldes y la pieza fundida (las piezas fundidas son diferentes de las piezas fundidas porque puede haber múltiples cavidades en un molde, lo que produce múltiples piezas fundidas por pieza fundida) es expulsada por los pasadores eyectores. Finalmente, el desmoldeo implica separar la chatarra, que incluye laentrada,los canales,los bebederosyla rebaba, de la pieza fundida. Esto a menudo se hace utilizando un molde de recorte especial en una prensa mecánica o una prensa hidráulica. Otros métodos de eliminación incluyen el aserrado y el molido. Un método menos laborioso consiste en voltear las piezas si los bebederos son delgados y se rompen fácilmente; posteriormente, se deben separar los bebederos de las piezas terminadas. Este material de desecho se recicla mediante su refundición. [ 14 ] El rendimiento es de aproximadamente el 67 %. [ 22 ] 

La inyección a alta presión provoca un llenado rápido del molde, necesario para que toda la cavidad se llene antes de que se solidifique cualquier parte de la pieza fundida. De esta forma, se evitan las discontinuidades , incluso si la forma requiere secciones delgadas difíciles de llenar. Esto genera el problema del atrapamiento de aire, ya que cuando el molde se llena rápidamente, hay poco tiempo para que el aire escape. Este problema se minimiza incluyendo orificios de ventilación a lo largo de las líneas de separación; sin embargo, incluso en un proceso altamente refinado, seguirá habiendo cierta porosidad en el centro de la pieza fundida. [ 23 ]

La mayoría de los fundidores a presión realizan otras operaciones secundarias para producir elementos que no se pueden fundir fácilmente, como roscar un agujero, pulir, galvanizar, abrillantar o pintar.

Inspección

Tras el desmoldeo, se inspecciona la pieza fundida en busca de defectos. Los defectos más comunes son los fallos de llenado y los cierres en frío . Estos defectos pueden deberse a moldes fríos, baja temperatura del metal, metal sucio, falta de ventilación o exceso de lubricante. Otros posibles defectos son la porosidad gaseosa, la porosidad por contracción , las grietas en caliente y las marcas de flujo. Las marcas de flujo son marcas que quedan en la superficie de la pieza fundida debido a un mal sistema de alimentación, esquinas afiladas o exceso de lubricante. [ 24 ]

lubricantes

Los lubricantes a base de agua son los más utilizados por razones de salud, medioambientales y de seguridad. A diferencia de los lubricantes a base de disolventes, si el agua se trata adecuadamente para eliminar todos sus minerales, no deja residuos en los moldes. Si el agua no se trata correctamente, los minerales pueden causar defectos y discontinuidades en la superficie. Los lubricantes también se utilizan para regular la temperatura del molde. El efecto de enfriamiento del lubricante en aerosol depende de la temperatura de la superficie del molde, la presión del fluido y la composición química del lubricante. [ 25 ]

Hoy en día se utilizan emulsiones de "agua en aceite" y "aceite en agua" , ya que, al aplicar el lubricante, el agua enfría la superficie del molde por evaporación, depositando así el aceite que ayuda a liberar la pieza. Una mezcla común para este tipo de emulsión es de treinta partes de agua por una de aceite; sin embargo, en casos extremos se utiliza una proporción de cien a uno. [ 26 ] Los aceites que se utilizan incluyen aceite residual pesado (HRO), grasa animal , grasa vegetal , aceite sintético y todo tipo de mezclas de estos. Los HRO son gelatinosos a temperatura ambiente, pero a las altas temperaturas que se encuentran en la fundición a presión, forman una película delgada. Se añaden otras sustancias para controlar la viscosidad y las propiedades térmicas de estas emulsiones, por ejemplo, grafito , aluminio y mica . Se utilizan otros aditivos químicos para inhibir la oxidación y la corrosión . Además, se añaden emulsionantes para mejorar el proceso de fabricación de la emulsión, por ejemplo, jabón , ésteres de alcohol y óxidos de etileno . [ 27 ]

Históricamente, se utilizaban comúnmente lubricantes a base de solventes, como el gasóleo y el queroseno . Estos facilitaban la extracción de la pieza del molde, pero se producía una pequeña explosión durante cada inyección, lo que generaba una acumulación de carbono en las paredes de la cavidad del molde. Sin embargo, eran más fáciles de aplicar de manera uniforme que los lubricantes a base de agua. [ 28 ]

Ventajas

Ventajas de la fundición a presión: [ 11 ]

  • Excelente precisión dimensional (dependiendo del material de fundición, pero normalmente 0,1  mm para los primeros 2,5  cm (0,004  pulgadas para la primera pulgada) y 0,02  mm para cada centímetro adicional (0,002  pulgadas para cada pulgada adicional).
  • Superficies de fundición lisas (Ra 1–2,5 micrómetros o 0,04–0,10 milésimas de pulgada rms ).
  • Se pueden obtener paredes más delgadas en comparación con la fundición en arena y en molde permanente (aproximadamente 0,75 mm o 0,030 pulgadas ).  
  • Los insertos pueden venir fundidos (como insertos roscados, elementos calefactores y superficies de apoyo de alta resistencia).
  • Reduce o elimina las operaciones de mecanizado secundarias.
  • Altas tasas de producción.
  • Resistencia a la tracción de fundición de hasta 415 megapascales (60 ksi) . 
  • La longitud del fluido de fundición a presión no se ve afectada por el rango de solidificación, a diferencia de los moldes permanentes, las fundiciones en arena y otros tipos. [ 29 ]

Desventajas

La principal desventaja de la fundición a presión es su elevado coste de capital . Tanto el equipo de fundición necesario como los moldes y componentes relacionados son muy costosos, en comparación con la mayoría de los demás procesos de fundición. Por lo tanto, para que la fundición a presión sea un proceso económico, se requiere un gran volumen de producción. Otras desventajas son:

  • El proceso se limita a metales de alta fluidez. Las fallas de fluidez pueden provocar mayores tasas de desperdicio, y los costos de desperdicio en la fundición a presión son altos. [ 30 ]
  • La fundición a presión implica un gran número de piezas, por lo que las cuestiones de repetibilidad son particularmente importantes. [ 31 ]
  • Anteriormente, los pesos de lanzamiento estaban limitados a entre 30  gramos (1  oz) y 10  kg (20  lb), [ nota 3 ] [ 11 ] pero desde 2018 se han hecho posibles lanzamientos de 80 kilogramos (180 lb) . [ 32 ] 
  • En el proceso estándar de fundición a presión, la pieza final tendrá una pequeña cantidad de porosidad. Esto impide cualquier tratamiento térmico o soldadura, ya que el calor provoca la expansión del gas en los poros, lo que causa microfisuras en el interior de la pieza y exfoliación de la superficie. Sin embargo, algunas empresas han encontrado maneras de reducir la porosidad de la pieza, lo que permite soldadura y tratamiento térmico limitados. [ 4 ] Por lo tanto, una desventaja relacionada con la fundición a presión es que solo es adecuada para piezas en las que se acepta cierta blandura. Las piezas que requieren endurecimiento (por fusión o cementación ) y revenido no se funden en moldes.
  • Durante el proceso de enfriamiento, parte del material se acumula en las pequeñas grietas del molde bajo presión, lo que crea rebabas excesivas que requieren trabajo adicional para recortarlas. [ 33 ]

Variantes

Acurad

Acurad fue un proceso de fundición a presión desarrollado por General Motors a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. Su nombre es un acrónimo de "preciso, fiable y denso". Se desarrolló para combinar un llenado estable y una solidificación direccional con los rápidos tiempos de ciclo del proceso tradicional de fundición a presión. Este proceso fue pionero en cuatro tecnologías revolucionarias para la fundición a presión: análisis térmico , modelado de flujo y llenado, piezas fundidas a presión de alta integridad y tratables térmicamente, y fundición indirecta por compresión (que se explica más adelante). [ 5 ]

El análisis térmico fue el primero realizado para cualquier proceso de fundición. Esto se llevó a cabo creando un análogo eléctrico del sistema térmico. Se dibujó una sección transversal de los moldes en papel Teledeltos y luego se dibujaron las cargas térmicas y los patrones de enfriamiento en el mismo papel. Las líneas de agua se representaron mediante imanes de varios tamaños. La conductividad térmica se representó mediante el recíproco de la resistividad del papel. [ 5 ]

El sistema Acurad empleaba un sistema de llenado inferior que requería un frente de flujo estable. Se utilizaron procesos de razonamiento lógico y ensayo y error, ya que aún no existía el análisis computarizado; sin embargo, este modelo fue el precursor del modelado computarizado de flujo y llenado. [ 5 ]

El sistema Acurad fue el primer proceso de fundición a presión que permitió fundir con éxito aleaciones de aluminio con bajo contenido de hierro, como la A356 y la A357 . En un proceso de fundición a presión tradicional, estas aleaciones se soldarían al molde. De manera similar, las piezas fundidas con el sistema Acurad podían someterse a tratamiento térmico y cumplir con la especificación militar estadounidense MIL-A-21180-D . [ 5 ]

Finalmente, el sistema Acurad empleó un diseño patentado de pistón de doble inyección. La idea era utilizar un segundo pistón (ubicado dentro del pistón principal) para aplicar presión después de que la inyección se hubiera solidificado parcialmente alrededor del perímetro de la cavidad de fundición y el manguito de inyección. Si bien el sistema no fue muy efectivo, llevó al fabricante de las máquinas Acurad, Ube Industries , a descubrir que era igual de efectivo aplicar suficiente presión en el momento adecuado más adelante en el ciclo con el pistón principal; esto se conoce como fundición por compresión indirecta. [ 5 ]

Sin poros

Cuando no se permite porosidad en una pieza fundida, se utiliza el proceso de fundición sin poros . Es idéntico al proceso estándar, excepto que se inyecta oxígeno en el molde antes de cada inyección para purgar el aire de la cavidad. Esto provoca la formación de pequeños óxidos dispersos cuando el metal fundido llena el molde, lo que prácticamente elimina la porosidad gaseosa. Una ventaja adicional es una mayor resistencia. A diferencia de las piezas fundidas a presión estándar, estas piezas pueden someterse a tratamiento térmico y soldadura . Este proceso puede realizarse en aleaciones de aluminio, zinc y plomo. [ 16 ]

Fundición a presión de alta presión asistida por vacío

En la fundición a presión de alta presión asistida por vacío , también conocida como fundición a presión de alta presión al vacío (VHPDC), [ 34 ] una bomba de vacío elimina el aire y los gases de la cavidad del molde y del sistema de suministro de metal antes y durante la inyección. La fundición a presión al vacío reduce la porosidad, permite el tratamiento térmico y la soldadura, mejora el acabado superficial y puede aumentar la resistencia.

Inyección directa con colector calefactado

La fundición a presión por inyección directa con colector calentado , también conocida como fundición a presión por inyección directa o fundición a presión sin bebederos , es un proceso de fundición de zinc en el que el zinc fundido se fuerza a través de un colector calentado y luego a través de mini-boquillas calentadas, que conducen a la cavidad del molde. Este proceso tiene las ventajas de un menor costo por pieza, debido a la reducción de desechos (por la eliminación de bebederos, compuertas y bebederos) y el ahorro de energía, y una mejor calidad superficial gracias a ciclos de enfriamiento más lentos. [ 16 ]

Semisólido

La fundición a presión semisólida utiliza metal que se calienta entre su temperatura de liquidus y solidus (o entre la de liquidus y la eutéctica), de modo que se encuentra en un estado pastoso. Esto permite obtener piezas más complejas y paredes más delgadas.

Fundición a presión baja

La fundición a baja presión (LPDC) es un proceso desarrollado para mejorar la consistencia e integridad de las piezas, a costa de un tiempo de ciclo mucho más lento. [ 35 ] En la LPDC, el material se mantiene en un depósito debajo del molde, desde donde fluye hacia la cavidad cuando se aumenta la presión de aire en el depósito. [ 35 ] Las presiones típicas oscilan entre 0,3 bar (4,4 psi) y 0,5 bar (7,3 psi) . [ 35 ] [ 36 ] Se pueden aplicar presiones algo más altas (hasta 1 bar (15 psi) ) después de que el material esté en el molde, para trabajarlo en los detalles finos de la cavidad y eliminar la porosidad. [ 35 ]      

Los tiempos de ciclo típicos para un proceso de fundición a presión de baja presión son más largos que para otros procesos de fundición a presión; un bloque de motor puede tardar hasta quince minutos. [ 35 ] Se utiliza principalmente para aluminio, pero también se ha utilizado para acero al carbono. [ 35 ]

Fundición a presión integrada

La fundición a presión integrada [ 37 ] se refiere a la integración de alto nivel de múltiples piezas de aleación separadas y dispersas a través de una máquina de fundición a presión de gran tonelaje, y luego se forman en 1 o 2 piezas grandes. El objetivo es reducir los costos de fabricación mediante el moldeo en una sola etapa, disminuyendo significativamente la cantidad de piezas necesarias para el ensamblaje del automóvil y mejorando la eficiencia general. [ 38 ] El equipo de Elon Musk propuso por primera vez este método de procesamiento durante el proceso de fabricación de Tesla , que es el programa Giga Press . [ 39 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Solo para piezas fundidas de zinc de tiradas cortas.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Nitrurado.
  3. ↑ La fundición a presión es una alternativa económica para tan solo 2000 piezas si elimina el mecanizado secundario extenso y el acabado de la superficie.

Referencias

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