¿Qué es el proceso de fundición a presión a alta presión (HPDC)

¿Alguna vez se ha preguntado cómo hacer piezas complejas para vehículos, como el bloque del motor, el tren motriz y los componentes de la suspensión? Compare estas piezas voluminosas con componentes livianos como herramientas quirúrgicas en la industria médica. La fundición a presión a alta presión, un proceso de fabricación popular, puede fabricar esta gama de productos.

¿Qué hace que este sea un proceso tan popular con aplicaciones generalizadas? Encontrará esto y más sobre los aspectos técnicos del proceso en este artículo. Explica el proceso de fundición a presión HPDC, su aplicación y sus ventajas para que pueda tomar una decisión informada sobre si el proceso es adecuado para sus necesidades de fabricación.

¿Qué es la fundición a presión a alta presión?

La fundición a presión a alta presión es un proceso mediante el cual el metal fundido se introduce en una matriz y se solidifica para obtener el componente deseado. El metal fundido es forzado, bajo alta presión (generalmente presión hidráulica), dentro de la cavidad de la matriz y una poderosa prensa lo asegura dentro. Una vez que se completa la solidificación, se retira la fundición abriendo el troquel. Tras la expulsión del producto final, la matriz se bloquea de nuevo para el siguiente ciclo de producción. Las herramientas de fundición a presión de alta presión comprenden dos bloques de acero que forman los dos extremos de una cavidad de matriz que forma el objeto deseado.

Historia de la evolución de la fundición a presión de alta presión

El proceso de fundición a presión se originó a mediados del siglo XIX para la industria de la impresión. Verter una combinación de plomo y estaño en un molde de acero produjo las llaves de la maquinaria de impresión. A partir de entonces, el proceso ganó popularidad en varias otras industrias. El uso de varias formas de moldes en la fundición a presión podría crear una amplia gama de productos. A partir de 1914, el proceso de fabricación comenzó a utilizar otros materiales como el zinc y las aleaciones de aluminio (que encuentran un uso común en la industria actual). Además, la mayoría de las aleaciones que utiliza la industria en la actualidad estaban disponibles a mediados de la década de 1930.

¿Cómo funciona la fundición a presión a alta presión?

HPDC generalmente funciona en los 4 procesos de preparación de moldes, inyección, eyección y tratamiento posterior a la fundición. Puede haber variaciones en el método para satisfacer los diferentes requisitos del producto. Estas mejoras incluyen la fundición a presión al vacío, la fundición a presión de llenado lento y el procesamiento de metales semisólidos (SSM), etc. Sin embargo, los pasos generales del procedimiento son los siguientes:

1. Preparación de moldes

Al comienzo del ciclo de producción, es importante limpiar el molde de fundición a presión para eliminar las impurezas. Luego lubrique las paredes interiores del molde. Esto regula la temperatura del molde y permite una fácil extracción del producto colado.

2. Inyección

Vierta el metal fundido en una cámara de inyección y luego inyéctelo en el molde. Hay 2 métodos mediante los cuales puede ocurrir este proceso de inyección. Estos son inyección de cámara caliente y cámara fría.

Inyección en cámara caliente

En este método, sumerja el sistema de inyección en el horno de fusión. El metal fundido se abre camino a través del émbolo de inyección hacia la boquilla y, a partir de entonces, hacia la matriz. Este método es adecuado para metales como zinc, magnesio y plomo.

Inyección en cámara fría

En este método, vierta el metal fundido a mano o a través de un mecanismo automático, en una camisa de cámara fría. Luego, fuerce un émbolo hidráulico a través del manguito. Este émbolo sella el puerto y empuja el metal hacia la matriz. Una vez completada la solidificación, retire el émbolo y luego abra el troquel para expulsar la cavidad. Este método es adecuado para sólidos con puntos de fusión altos como aluminio, latón y magnesio. El proceso de cámara fría, además, utiliza inyección horizontal o inyección vertical.

El magnesio puede funcionar con los procesos de inyección de cámara fría y cámara caliente. Por lo general, las piezas pequeñas e intrincadas se producen mediante máquinas de cámara caliente porque estas máquinas tienen restricciones de tamaño. Además, las piezas de fundición a presión de zinc a alta presión suelen ser más resistentes que las piezas de fundición a presión de aluminio.

El proceso de inyección, en ambos métodos, se produce a altas presiones que oscilan normalmente entre 1500 y 25 000 PSI. Este proceso tiene lugar en una fracción de segundos. El molde tiene que estar completamente sellado y mantenido bajo esta alta presión para que se produzca la solidificación. Las presiones hidráulicas pueden comprimir cualquier gas atrapado dentro del molde y alimentar la contracción de solidificación durante el proceso de enfriamiento. Fuerzas de hasta 4000 toneladas están disponibles comercialmente para asegurar el troquel y soportar las altas presiones.

3. Eliminación de piezas

Al asegurarse de que todo el metal fundido se haya solidificado, retire la cavidad del molde. Los pasadores eyectores pueden liberar la cavidad. Los pasadores eyectores generalmente se encuentran en el extremo móvil del molde y expulsan la pieza de fundición solidificada de la cavidad.

4. Recortar

El paso final de la fundición a presión a alta presión implica la eliminación del material adicional del producto y del molde. Un troquel de recorte, una sierra, etc., pueden realizar el proceso de recorte. Además, los desechos metálicos pueden ser reutilizables y reciclables en ciclos de producción posteriores.

Si está buscando más fundición a presión, puede que le interese nuestra guía de fundición a baja presión para enriquecer sus conocimientos.

Ventajas de la fundición a presión a alta presión

La fundición a presión a alta presión es un proceso popular en varias industrias debido a sus diversos beneficios en relación con otros procesos de fabricación. A continuación se presentan algunas de las ventajas.

– Tasas de producción más altas

El proceso de fundición a alta presión da como resultado tasas de producción más altas que la fundición a baja presión o por gravedad. El uso de alta presión permite la inyección de metal fundido a altas velocidades, lo que da como resultado tasas de producción más altas. Por lo tanto, hacer que este proceso sea popular en la fabricación de alto volumen.

– Piezas fabricadas de buena calidad

Aparte de eso, la fundición a alta presión ofrece una buena calidad en términos de precisión dimensional y un acabado superficial superior. Los productos de alta precisión no necesitan procesos de recorte adicionales que pueden consumir mucho tiempo y ser costosos. Un buen acabado superficial facilita el proceso de enchapado. Además, las ventajas de los productos de fundición a presión a alta presión incluyen una excelente uniformidad y propiedades mecánicas óptimas.

– Productos de pared delgada

Las altas presiones en este proceso de fundición a presión pueden permitir secciones transversales más delgadas que cualquier otro proceso de fundición. Es posible obtener espesores de pared inferiores a 0,40 mm según sus requisitos y el tamaño del componente. Las paredes delgadas ayudan a reducir el peso de los productos. También permite la adición de insertos (también denominados piezas "cofundidas"), como tornillos y revestimientos, dentro del producto durante el proceso de fundición. Por lo tanto, ayuda a reducir la cantidad de componentes durante el ensamblaje.

– Logre un diseño complejo

El proceso de fundición a presión permite el uso de varias formas de matriz. La flexibilidad en las formas de los troqueles significa que se pueden producir piezas complejas durante el proceso de fundición, lo que ayuda en ensamblajes complejos.

– Troqueles duraderos

Los troqueles utilizados en el proceso tienen una vida útil duradera, lo que significa que pueden reutilizarse en múltiples ciclos de producción. Esto reduce el costo unitario del producto de fundición a presión.

Aplicaciones de fundición a presión de alta presión

Debido a la calidad superior de los productos obtenidos a través de HPDC, el proceso ha encontrado varias aplicaciones críticas en un conjunto diverso de industrias.

– Industria Automotriz

La fundición a presión a alta presión puede producir varios componentes estructurales automotrices de aluminio y magnesio. Fabrica piezas como bloques de motor, cajas de cambios, sumideros de aceite, soportes de motor y piezas estructurales como vigas transversales de automóviles.

– Industria médica

También es una técnica popular en la producción de instrumentos quirúrgicos ligeros en la industria médica. Además, mediante el proceso HPDC también se fabrican dispositivos médicos y equipos de imagen de alta producción, bombas de infusión, etc.

– Industria aeroespacial

Debido a la capacidad de fabricar diseños y automatización complejos e intrincados, este proceso es muy popular en la industria aeroespacial. Las aleaciones de aluminio, zinc y magnesio se utilizan para fabricar piezas de motores para aplicaciones aeroespaciales.

RapidDirect:servicios personalizados de fundición a presión de alta presión

Es importante elegir el proceso de fabricación y la experiencia adecuados para sus productos. En RapidDirect, le brindamos acceso a un equipo de ingenieros profesionales con una vasta experiencia en servicios de fundición a presión. La experiencia de nuestro equipo de trabajo nos coloca en un mejor lugar para asesorarte y resolver cualquier duda que puedas tener.

Contamos con poderosas plantas de fabricación e instalaciones avanzadas para fabricar productos de alta calidad. Además, tenemos un tiempo de entrega rápido y proporcionamos cotizaciones en línea rápidas y un análisis DFM gratuito al cargar un archivo de diseño. Puede estar seguro de que ofrecemos lo mejor a precios competitivos del mercado.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Por qué se llama fundición a presión?

La razón es que el proceso utiliza troqueles. Los troqueles son moldes de acero fabricados principalmente mediante mecanizado CNC en los que se inyecta metal líquido. Se divide en dos mitades:una mitad fija que se acopla a la máquina de colado y una mitad expulsora móvil.

P2. ¿En qué se diferencia la fundición a presión de otros métodos de producción de fundición?

Las piezas fundidas a presión tienen muchas de las mismas ventajas que los productos fundidos por gravedad, como la rigidez, la apariencia y el tacto del metal sólido; propiedades de resistencia a la fatiga probadas; buenas capacidades de amortiguación de sonido; Blindaje EMI integrado para aplicaciones electrónicas. Sin embargo, en particular, la fundición a presión permite una producción rápida con una excelente precisión dimensional que a menudo elimina toda necesidad de mecanizado. Además, la fundición en arena requiere un nuevo molde para cada producción, mientras que la fundición en molde permanente es más lenta en comparación con la fundición HPDC.

P3. ¿Cuál es la diferencia entre la fundición a presión de alta y baja presión?

LPDC tiene rangos de presión entre 0.08-0.15 MPa mientras que HPDC tiene un rango entre 30-70 MPa. Las tasas de producción en LPDC son promedio con un ciclo de fundición lento. Mientras que HPDC tiene tasas de producción más altas con ciclos de fundición más rápidos. HPDC produce productos con porosidad y buen acabado superficial. Por otro lado, LPDC no produce porosidad dentro de la fundición, pero su acabado superficial es promedio.