Piezas de fundición a presión:cómo funciona la fundición a presión de aluminio

Última actualización el 28 de abril de 2022 

Hay muchos métodos utilizados durante siglos para la fundición de metales. Algunos de estos métodos se remontan a más de 5000 años. Uno de los métodos más modernos y eficaces es la fundición a presión.

La fundición a presión es un método de fundición de metales que consiste en verter metal fundido en la cavidad de un molde para que se solidifique y adopte la forma del molde. Esta técnica de conformado de metales permite versatilidad en el tamaño y la forma de las piezas, incluso para formas complejas con cavidades internas o secciones huecas.

La fundición no es específica de los metales, también se puede utilizar para materiales no metálicos como el vidrio, la cerámica y el plástico. La mayoría de las fundiciones de metal se fabrican con metales no ferrosos como zinc, aluminio, cobre, magnesio y plomo. Este artículo analiza los detalles y las ventajas de la fundición a presión de aluminio para ayudarlo a elegir el mejor material para producir las piezas de aluminio deseadas.

La fundición a presión de aluminio es uno de los métodos más utilizados en todas las industrias importantes para fabricar componentes aeroespaciales y aeronáuticos, componentes electrónicos y componentes de vehículos, etc. Aprendamos más sobre cómo funciona la fundición a presión de aluminio.

¿Qué es la fundición a presión de aluminio?

La fundición a presión de aluminio es un método para crear piezas de aluminio que tienen una buena textura o son lisas, y tienen un buen acabado superficial y una alta estabilidad dimensional. Las razones por las que se utiliza el aluminio para la fundición de metales son las siguientes:

• Es liviano y muy estable para formas complejas y paredes delgadas.

• Tiene alta conductividad térmica y eléctrica.

• Tiene buena resistencia a la corrosión.

• Conserva su fuerza a temperaturas muy altas.

De los dos tipos básicos de equipos y máquinas de fundición a presión; las máquinas de fundición a presión de cámara caliente y las máquinas de fundición a presión de cámara fría, las piezas fundidas de aluminio se procesan en máquinas de cámara fría. Debido a la retención de la fuerza de la aleación de aluminio, incluso a temperaturas muy elevadas, requiere una alta presión.

Por lo tanto, el metal fundido se funde en un horno separado antes de ser alimentado a la máquina de cámara fría. Luego, la máquina fuerza el metal fundido dentro del molde usando un émbolo presurizado.

¿Cómo funciona la fundición a presión de aluminio?

Al igual que cualquier proceso típico de fundición a presión, la fundición a presión de aluminio también implica verter aluminio líquido en un molde llamado matriz y permitir que se solidifique en la forma deseada. Los troqueles de fundición a presión están hechos de al menos dos mitades para permitir la extracción de las piezas fundidas. La forma de los troqueles influye en las formas muy complejas y las características intrincadas de la fundición. Este es más o menos el quid de cualquier técnica de yeso.

El proceso de fundición a presión de aluminio se puede dividir en los siguientes 9 pasos:

1. Los lingotes de aleaciones de aluminio se exponen a altas temperaturas hasta que se derriten;

2. Las dos mitades del troquel se limpian y lubrican antes de sujetarlas;

3. El molde para el vaciado se prepara utilizando dos troqueles de acero mecanizados en la forma deseada y unidos mediante una prensa de vaciado a presión;

4. Luego, el aluminio fundido se inyecta en la cavidad a altas presiones, lo que permite que se solidifique;

5. El proceso de transferencia del metal fundido a una cámara antes de la inyección depende de si se utiliza una máquina de fundición a presión de cámara fría o de cámara caliente;

6. Las máquinas de fundición a presión de cámara fría se utilizan para fundir aleaciones con puntos de fusión altos, como aluminio, magnesio, etc. Por lo tanto, la fundición a presión de aluminio se realiza utilizando una máquina de cámara fría en la que el metal fundido se introduce en la fundición en lugar de ser fundido. bombeado por cilindros hidráulicos;

7. Se permite que la fundición caliente se enfríe y solidifique. El metal fundido llena la cavidad del dado para tomar la forma deseada del diseño del dado;

8. Las dos mitades del troquel se separan y la fundición se expulsa;

9. Finalmente, el exceso de material adherido a la fundición de aluminio se recorta mediante operaciones secundarias como aserrado, corte, etc.

La fundición de aluminio es uno de los procesos de fundición a presión a alta presión más rápidos y precisos. El troquel de aluminio recuperado tiene una buena textura, alta dureza, buena resistencia a la corrosión y requiere un acabado superficial mínimo. Los troqueles de acero son reutilizables a diferencia de los moldes de fundición en arena y, por lo tanto, la fundición a presión de aluminio es el método más factible para la producción de grandes volúmenes de piezas de aluminio.

Material de aleación de aluminio para piezas de fundición a presión

Las aleaciones más utilizadas para la fundición a presión de aluminio son A360, A380, A383 y A413. Cada uno tiene sus propias ventajas y, por lo tanto, la elección de la aleación depende de los requisitos de diseño. Algunas de las propiedades de estas aleaciones se resumen en el siguiente cuadro.

Material de fundición a presión de aluminio	A360	A380	A383	A413
Dureza	75	80	75	80
Alargamiento (% en 2 pulg.)	2.5	3.5	3.5	2.5
Resistencia al corte	28	28	–	25
Resistencia a la tracción (ksi)	25	23	22	21
Resistencia máxima a la tracción (ksi)	44	46	45	43
Conductividad Térmica	65	56	56	70
Conductividad eléctrica (% Cu)	30	27	23	31
Densidad (lbs/in3)	0.095	0.099	0.099	0.096

¿La fundición a presión de aluminio requiere un acabado posterior?

Una vez que se retira un modelo del molde , aún requiere acabado para mejorar la estética y las propiedades funcionales de la pieza. Estos toques finales pueden agregar brillo al componente, causar una alta resistencia a la corrosión, agregar resistencia al desgaste o protegerlo de la exposición ambiental.

Sin embargo, un troquel de aluminio requiere un acabado mínimo o nulo porque ya tiene un muy buen acabado superficial según los estándares de fundición. Las imperfecciones menores en la superficie se pueden solucionar fácilmente lijando, lo que implica el uso de un material abrasivo como la arena para alisar la superficie.

También se pueden realizar otros procesos de acabado, como granallado y recubrimiento en polvo, en la parte metálica para mejorar la resistencia al desgaste y agregar una capa protectora, respectivamente.

Ventajas de las piezas de fundición a presión de aluminio

La fundición de aluminio es uno de los procesos de fundición preferidos en todo el mundo. Es la mejor alternativa económica a otros procesos. Algunas de las principales razones por las que las piezas de fundición a presión de aluminio son excepcionalmente buenas son las siguientes:

-El aluminio, al ser una aleación ligera, permite fabricar piezas ligeras sin comprometer su resistencia

-Tiene la versatilidad para producir piezas de paredes delgadas simples o de formas complejas con buena precisión

-Las piezas de fundición de aluminio tienen una buena textura o son lisas según los requisitos

-Dado que el proceso es muy rápido, permite producir decenas de miles de piezas en menos tiempo y costo

-Esta producción en masa es muy rentable en contraste con otros procesos de fundición a presión

-Las piezas son altamente resistentes a la corrosión y son excelentes conductoras del calor y la electricidad

Fundición a presión de aluminio VS Fundición en arena VS Fundición a presión al vacío

Decidir qué método de fundición utilizar depende de las características de diseño que se requieren para una pieza específica. Existen diferentes tipos de métodos de fundición, cada uno con sus propios beneficios únicos de sistemas de inyección, como la fundición a presión de aluminio, la fundición en arena y la fundición a presión al vacío.

Aluminio fundido a presión

La fundición a presión de aluminio implica la inyección de aluminio a alta velocidad en la cavidad del molde a alta presión. Todo el proceso es muy eficiente y rápido, lo que lo hace ideal para la producción de alto volumen. La fundición tiene un buen acabado superficial y requiere un acabado mínimo. Debido a su ligereza, el aluminio es ampliamente preferido para fabricar piezas de paredes delgadas sin comprometer su resistencia.

El aluminio tiene un alto punto de fusión, se procesa en una máquina de fundición a presión de cámara fría. Sin embargo, debido a la inyección a alta presión, la pieza fundida puede quedar atrapada con gas que causa porosidad.

Fundición en arena

La fundición en arena implica el vertido de metal fundido en moldes de arena sin ninguna aplicación de presión. Es el método de fundición de bajo costo más antiguo y más utilizado para fabricar piezas en blanco o complejas, como bloques de motores, cigüeñales y culatas de automóviles. Dado que el molde de arena se limpia con chorro para extraer la pieza fundida, es un proceso muy lento y no es preferible para la producción a granel.

Fundición a presión al vacío

La fundición a presión al vacío es un método de fundición avanzado que implica el uso de vacío para aspirar el líquido hacia el molde. Permite evitar el atrapamiento de aire en la cavidad y eliminar los gases disueltos que provocan la porosidad en la superficie de la pieza.

La fundición a presión al vacío permite la fundición de secciones delgadas con un buen acabado superficial, lo que mejora las propiedades mecánicas de la fundición y reduce la necesidad de mecanizado adicional para el acabado. Sin embargo, la estructura de sellado del molde es compleja y el costo de todo el proceso es alto.

Consejos de diseño para piezas de aluminio fundido a presión

Para lograr los mejores resultados de las piezas de fundición a presión de aluminio, se deben considerar algunos factores importantes.

Selección de materiales

Como se discutió anteriormente, existen diferentes aleaciones de aluminio disponibles comercialmente. Según sus requisitos de diseño, puede elegir entre las aleaciones teniendo en cuenta propiedades como la dureza, la resistencia, la conductividad, el punto de fusión, la fluidez y la estanqueidad a la presión, etc. Se debe tener mucho cuidado con la elección del material para lograr las características deseadas. en sus partes metálicas.

Mecanizado de tolerancia

Para garantizar que la fundición conserve sus propiedades y tenga una densidad uniforme, se debe mantener un margen de mecanizado adecuado. La tolerancia de mecanizado es el material removible de una pieza fundida terminada. Una tolerancia demasiado pequeña provoca defectos en la superficie de las piezas metálicas, mientras que una tolerancia demasiado grande aumenta el tiempo de espera del proceso. Por lo tanto, una cantidad equilibrada es importante para obtener resultados óptimos.

Contracción durante el diseño

La contracción es una consideración de diseño importante en cualquier proceso de fabricación. Todos los materiales, incluido el metal, se encogen durante la cocción o la solidificación. Dado que las áreas más gruesas tienden a encogerse más que las áreas más delgadas, se puede considerar hacer secciones más delgadas como parte de su diseño para evitar superficies porosas e irregulares.

Espesor de pared

Lograr un grosor uniforme de los componentes de fundición de aluminio es muy complicado. Los moldes de paredes delgadas tienen mucha demanda porque tienen costos de material más bajos y hacen que la pieza sea liviana. Sin embargo, un ligero desequilibrio en la uniformidad del grosor de las piezas de paredes delgadas puede afectar la resistencia del componente.

Fuerza parcial

Como se discutió anteriormente, las diferentes aleaciones de aluminio se encuentran en un espectro distinto de resistencia. Por lo tanto, las aleaciones deben seleccionarse cuidadosamente para la resistencia requerida de la pieza. Otro factor que afecta la resistencia de la pieza es la técnica de fundición a presión. En general, la fundición a presión al vacío es una opción excelente para mejorar la resistencia de las piezas y minimizar la porosidad de la superficie.

Proceso de montaje

Es importante planificar correctamente el montaje de las piezas para evitar deficiencias en el diseño del molde. Debido a que el ensamblaje de diseños simples es diferente al de diseños complejos, es mejor si el proceso de ensamblaje requerido se identifica y planifica correctamente.

Aspecto del diseño

Según los requisitos de apariencia de un componente fundido, si la estética del componente es importante, se pueden realizar procesos de acabado como galvanoplastia, granallado o arenado. Estas técnicas mejoran el aspecto del componente sin comprometer su durabilidad ni sus características.

Conclusión

La fundición a presión de aluminio es un método de fundición muy factible, rentable y muy preciso para la producción a granel de piezas complejas. La elección del material y el método de fundición depende de las características de diseño deseadas. Por lo tanto, uno debe considerar todos los aspectos y planificar de manera efectiva para lograr resultados óptimos.

WayKen proporciona servicios de fundición a presión para que cada cliente se ocupe de los problemas de fundición a presión de aluminio. Si tiene piezas de metal (por ejemplo, componentes de aluminio) o proyectos de productos, no dude en contactarnos con nuestro equipo experimentado.

Preguntas frecuentes

Estas son las respuestas a algunas de las preguntas más frecuentes sobre la fundición a presión de aluminio.

1. ¿El aluminio es bueno para la fundición a presión?

Sí, el aluminio tiene una alta conductividad eléctrica y térmica y es resistente a la corrosión. Su baja densidad y sus buenas propiedades mecánicas y térmicas la convierten en una buena aleación para la fundición a presión.

2. ¿Qué tan fuerte es el aluminio fundido a presión?

Un aluminio fundido a presión, aunque no es tan resistente como el acero fundido, es muy fuerte y duradero en comparación con el fundido en arena y el magnesio o el zinc.

3. ¿Se puede moldear el acero?

Sí. Sin embargo, es un metal ferroso y contiene hierro, por lo que no es resistente a la corrosión y, por lo tanto, no es el preferido.