Comprensión de la fundición a presión a alta presión (HPDC) en la fabricación de piezas

La fundición a presión a alta presión es un proceso de fundición a presión que es muy aplicable en industrias que fabrican piezas metálicas con diseños complejos. Aparte de su compatibilidad con cualquier diseño de producto, muchos fabricantes de piezas metálicas lo consideran debido a su facilidad de operación, menor desperdicio de material y rentabilidad.

Si está buscando el proceso adecuado para su proyecto de fundición a presión, la pregunta "¿cómo puedo usar la fundición a presión a alta presión?" puede necesitar algunas ideas. Como resultado, este artículo responderá hablando sobre el proceso, las máquinas utilizadas y su aplicación en la fabricación de piezas.

Concepto de fundición a presión a alta presión

La fundición a presión a alta presión (HPDC) es parte de los tres tipos principales de fundición a presión que se utilizan en la fabricación de piezas de metal. Independientemente de la máquina, el proceso consiste en inyectar metales fundidos en un molde prediseñado a alta presión. Posteriormente, se produce el enfriamiento y el metal fundido se solidifica y se retira del molde. El ciclo luego continúa.

El proceso de fundición a presión a alta presión a veces se confunde con la fundición a presión a baja presión (LPDC), otro tipo de fundición a presión. Sin embargo, ambos procesos son diferentes con sus ventajas y desventajas. A continuación se muestra un resumen de lo que implican ambos.

• HPDC utiliza una máquina alineada horizontalmente
• Las máquinas HDPC del nombre inyectan el metal fundido a alta presión (1000 a 25000 PSI)
• Las máquinas LPDC tienen dos mitades de troquel unidas a diferentes placas de máquina
• La fundición a presión a baja presión utiliza máquinas alineadas verticalmente
• Las máquinas LPDC del mismo nombre inyectan el metal fundido a baja presión.

Materiales compatibles con la fundición a presión de alta presión

HPDC solo es aplicable en la fabricación de piezas metálicas, siendo los materiales más comunes el aluminio, el zinc y el magnesio. A continuación se incluye una breve introducción sobre los materiales compatibles para que pueda saber si quedarse con el HPDC o usar otro.

1. Aluminio

El aluminio es el material HPDC más común, razón por la cual la fundición a presión de aluminio a alta presión es un proceso de fabricación popular en industrias como la automotriz y aeroespacial.

Es muy común debido a sus propiedades inherentes. Aparte de eso, el aluminio tiene un buen flujo al fundirse a alta presión, pero requiere un sistema de cámara fría para fundiciones de alta calidad. Las aleaciones de aluminio comunes utilizadas en el proceso son 380, 390, 412, 443 y 518.

Las piezas de HPDC de aluminio son ampliamente aplicables en varias industrias debido a su peso ligero, estabilidad dimensional, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y resistencia térmica.

2. Magnesio

El magnesio es otro material HPDC popular conocido por su peso ligero (más ligero que el aluminio) y su alta maquinabilidad. Son más adecuados para la fundición a presión en cámara caliente debido a sus puntos de fusión más bajos. Las aleaciones de magnesio comunes que puede usar son AZ91D, AM60, AS41B y AE42.

3. cinc

El zinc es el más fácil de fabricar de los tres materiales HPDC comunes. Funciona mejor con un sistema de cámara caliente pero también es adecuado para un sistema de cámara fría. Las aleaciones de fundición a presión de zinc de alta presión comunes incluyen Zamak, 2, 3 y 5. Los materiales de fundición a presión de zinc son resistentes, duraderos y mecanizables.

Otros materiales compatibles incluyen aleaciones de cobre, plomo y estaño. Cada uno tiene sus propiedades únicas. Por lo tanto, debe verificar la función requerida y el entorno de uso antes de seleccionar. Es aún mejor consultar con un servicio de fundición a presión que realice el proceso en el material correcto.

Componentes de una máquina de fundición a presión de alta presión

Las máquinas de fundición a presión de alta presión utilizan dos sistemas diferentes:cámaras frías y calientes. Ambos sistemas usan casi los mismos componentes con funciones similares. Para un fabricante que quiere una máquina HPDC, a continuación se muestran algunos componentes de una máquina HPDC y sus funciones.

1. Molde fundido a presión

Esta es la parte más importante de la máquina hecha principalmente de acero mediante un proceso como el mecanizado CNC debido a la alta precisión, exactitud y tolerancia. Tiene un diseño que representa el producto previsto. Los moldes de fundición a presión tienen dos mitades (móvil y fija) unidas a la máquina. Ambas mitades se sujetan con fuerza cuando el operador inyecta metal fundido.

2. Pasadores eyectores

Estos componentes funcionan en la expulsión de la fundición a presión después de la solidificación. Se encuentran principalmente en la mitad del dado móvil.

3. Pistón

El pistón produce la presión que inyecta metal fundido desde la cámara de soplado al molde. Según el tipo de máquina, se puede automatizar.

4. Componentes de calefacción

Los componentes calefactores son el elemento calefactor, el termopar y la cámara de soplado (ubicación del metal fundido). Funcionan calentando metal mientras almacenan y mantienen la temperatura del metal fundido. Los componentes de calefacción están ausentes en el sistema de cámara fría.

5. Tubo elevador

Actúa como un pasaje para el metal fundido en el molde fundido a presión.

¿Cómo funciona el proceso de fundición a presión a alta presión?

La mayoría de los entusiastas de la fundición a presión están de acuerdo en que HPDC tiene cuatro procesos:preparación del molde, inyección, eyección y tratamiento posterior a la fundición. A continuación se muestra todo lo que necesita saber sobre cómo funciona el proceso:

Paso n.º 1:preparación del molde

La preparación del molde incluye la limpieza del molde para eliminar las impurezas que pueden afectar la calidad del metal fundido. Además, incluye la lubricación de las paredes interiores del molde para facilitar la expulsión del molde y la regulación de la temperatura.

Paso #2:Inyección

Este paso consiste en inyectar el metal fundido en el molde. Sin embargo, el método de inyección depende del sistema de inyección de la máquina. Hay dos sistemas:cámara caliente y cámara fría. A continuación hay una explicación de ambos métodos.

Sistema de inyección de cámara caliente

El sistema de inyección de cámara caliente es adecuado para trabajar con metales de bajo punto de fusión como zinc, magnesio y plomo. Consiste en fundir la pieza metálica en la máquina e inyectar el metal fundido en el molde.

Sistema de Inyección en Cámara Fría

La inyección en cámara fría consiste en verter el metal fundido en la cámara de soplado antes de inyectarlo en el molde. El sistema es adecuado para materiales con metales de alto punto de fusión, como el aluminio y el latón. Debido al alto punto de fusión del material, es necesario fundirlos fuera del sistema.

A continuación se presentan algunos puntos clave sobre los dos sistemas:

• El sistema de inyección de cámara caliente es más rápido debido al paso adicional de calentamiento del metal del sistema de cámara fría.
• La cámara caliente utiliza menos presión (1000 a 5000 PSI), a diferencia de los 1500 a 25000 psi de la cámara fría.
• El sistema de cámara fría puede usar inyección horizontal o vertical, mientras que el sistema de cámara caliente usa solo inyección horizontal.
• El sistema de inyección de cámara caliente es adecuado para fabricar piezas pequeñas e intrincadas debido a las restricciones de tamaño de la máquina.

Paso n.º 3:eliminación de piezas

Al enfriarse, el metal fundido se solidifica. Luego, el operador usa el pasador eyector para liberar la cavidad del molde y expulsar los modelos solidificados.

Paso #4:Recortar

El recorte es necesario para eliminar el material adicional que se encuentra en la fundición y el molde. Hay muchas maneras de recortar los materiales adicionales. Los más comunes incluyen el uso de un troquel de recorte y una sierra. Los materiales adicionales son reutilizables y reciclables. Como resultado, el proceso es rentable.

Ventajas de la fundición a presión de alta presión

La fundición a presión a alta presión tiene amplias aplicaciones industriales debido a sus ventajas. A continuación se presentan algunas razones por las que debería considerar usar el proceso para su proyecto:

1. Tasas de producción más altas

La etapa de inyección es la etapa HPDC más crucial y es rápida. Por lo tanto, HPDC tiene una alta tasa de producción. Como resultado, el proceso es importante en la creación rápida de prototipos, especialmente para la fabricación de gran volumen. También es más rápido que LPDC y otros métodos de fundición.

2. Piezas fundidas a alta presión de calidad

Los moldes a presión fabricados con HPDC tienen una alta precisión dimensional, un buen acabado superficial y una excelente uniformidad. También conservan las propiedades mecánicas del material original y rara vez necesitan más mecanizado.

3. Productos de pared delgada

La fundición a presión a alta presión puede obtener un espesor de pared delgado de menos de 0,40 mm. Además, le permite agregar inserciones (o piezas cofundidas), lo que reduce la cantidad de componentes durante el ensamblaje.

4. Logre un diseño complejo

La HPDC es adecuada para fabricar productos con formas de troquel complejas debido a la flexibilidad en el diseño del molde de troquel. Como resultado de la flexibilidad, es más fácil ensamblar las piezas producidas.

5. Troqueles duraderos

Los moldes de fundición a presión utilizados en HPDC son muy duraderos, lo que los hace útiles en múltiples ciclos de producción. Debido a su durabilidad, hay una reducción en el costo unitario de las piezas fundidas a presión.

¿Cuándo no debe considerar la fundición a presión de alta presión?

Aunque HPDC cuenta con ventajas únicas, hay dos situaciones en las que no es ideal. Si pertenece a esta categoría, asegúrese de hablar con una empresa de creación rápida de prototipos sobre los posibles procesos de fabricación. Puede consultar aquí las ventajas y desventajas de la fundición a presión.

Presencia de Aire

HPDC no es el material adecuado para productos que no deben tener bolsas de aire. Debido a la alta presión utilizada, puede ocurrir atrapamiento de aire en el molde durante la etapa de inyección. Como resultado, esto conducirá a la porosidad, y dichas piezas no deben someterse a un tratamiento térmico, ya que esto puede causar ampollas en la superficie. Si aún cree que la fundición a presión es el método correcto, puede cambiar a la fundición a presión a baja presión.

Costos iniciales de puesta en marcha

Configurar una máquina HPDC personal requiere una gran inversión. Una razón por la que muchas personas y empresas consideran la subcontratación de un servicio de fundición a presión.

Aplicación del proceso de fundición a presión a alta presión

HPDC tiene amplias capacidades industriales, de ahí sus aplicaciones en las siguientes industrias:

1. Industria Automotriz

La industria automotriz utiliza HPDC para fabricar bloques de motor, carcasas de cajas de cambios, soportes de motor y otras piezas estructurales de vehículos. Estas piezas tienen un diseño complejo y requieren una alta precisión. Además, son adecuados por su compatibilidad con materiales como el aluminio y el magnesio

2. Industria médica

Las piezas médicas, como los equipos de imágenes de alta producción y las bombas de infusión, se fabrican con las máquinas HPDC. Es el proceso favorito debido a su productividad, compatibilidad de materiales y necesidad de compatibilidad con el complejo diseño del producto.

3. Industria aeroespacial

La industria aeroespacial también utiliza HPDC para fabricar productos como piezas de motores. Aquí, la fundición a alta presión de zinc, magnesio y aluminio es común debido a sus propiedades.

¿Debería subcontratar u obtener una máquina de fundición a presión de alta presión?

Elegir entre subcontratar y obtener una máquina HPDC depende de su negocio, el tamaño del proyecto y las capacidades de inversión.

Las pequeñas y medianas empresas deben subcontratar los servicios de fundición a presión, independientemente del tamaño de su proyecto. Para las grandes empresas, el deseo de maximizar las ganancias determinará su elección, ya que HPDC tiene un alto costo de puesta en marcha, mantenimiento y operación.

La subcontratación de un servicio de fundición a presión solo debe ocurrir después de verificar varios factores, siendo los más importantes la capacidad de fabricación, el precio y la calidad. En WayKen, nuestras plantas de fabricación e instalaciones avanzadas nos permiten fabricar piezas de fundición a presión rentables y de alta calidad. Utilice nuestra cotización en línea y obtenga un análisis DFM gratuito. Además, puede disfrutar de un tiempo de entrega rápido y precios de mercado competitivos.

Conclusión

La fundición a presión a alta presión es un proceso de fabricación común en las industrias que utilizan piezas de metal sólido con diseños complejos. Ofrece facilidad de operación, menos desperdicio de material y rentabilidad. Este artículo habló sobre el proceso y su aplicación en la fabricación de piezas. ¿Necesita piezas de metal de alta calidad fabricadas mediante fundición a presión? Permítanos ayudarlo a comenzar.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué utiliza el mecanizado CNC para moldes de fundición a presión?

El mecanizado CNC es el proceso de fabricación de moldes más común debido a su precisión, exactitud y alta tolerancia. El molde requiere un proceso que pueda ofrecer altos detalles. Por lo tanto, el mecanizado CNC es un proceso común para fabricar moldes de fundición a presión.

¿Es la fundición a presión de alta presión para plásticos?

No, necesita usar moldeo por inyección para polímeros plásticos. La fundición a presión es el moldeo por inyección de metales.

¿Cuál es la diferencia entre la fundición a alta presión y la fundición por gravedad?

La fundición a alta presión es un tipo de proceso de fundición a presión, es decir, se inyecta utilizando presión. Por otro lado, la fundición por gravedad consiste en llenar el molde con metal fundido bajo la influencia de la gravedad.