Dominio de la fundición de metales:explicación de las tolerancias CNC de precisión

Imagínese esto:una técnica de fabricación que ha durado más de 6000 años Y todavía es muy valorada en la actualidad. Eso es fundición de metal .

Con el tiempo se han fundido más metales:oro alrededor del 4000 a. C., seguido del bronce y cobre , y luego plancha alrededor del año 1.000 a. C. No se puede subestimar la importancia de la fundición de metales. Incluso el progreso de la civilización Su nombre se debe a los procesos de fundición de metales más utilizados durante ese lapso:la Edad del Cobre, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro.

Por supuesto, los avances técnicos se han hecho a lo largo de los milenios, pero el principio básico y los beneficios siguen siendo los mismos.

¿Por qué hacer casting?

El casting simplifica el proceso de transformar el metal en productos. Así es como se hace:se vierte metal fundido en un molde para crear el patrón deseado. Para eliminar el patrón o la pieza, se utiliza una ligera inclinación, a menudo llamada borrador, en las superficies del patrón. Si es necesario, se crean pasajes o cavidades dentro del molde insertando núcleos en la caja de moldeo una vez que se retira el patrón.

La importancia de la fundición en el proceso de fabricación es significativa. Una fundición da como resultado menos componentes y menos piezas necesitando ser ensamblado. Una pieza soldada que alguna vez fue de una docena de piezas se puede fundir en una sola pieza, lo que resulta en menos tiempo de ensamblaje, un control de inventario más simple y una caída en el precio general. Además, la versatilidad general del casting es increíble.

Ventajas de la fundición a presión de aluminio

Aunque los últimos años no se llaman “la Era del Aluminio”, podrían serlo. Hoy en día, el aluminio es deseado por su peso ligero y fuerza . Mientras que los primeros productos comerciales de aluminio eran piezas fundidas de utensilios de cocina y diversos artículos decorativos, las aplicaciones modernas del aluminio fundido a presión incluyen gabinetes de paredes delgadas que requieren menos mecanizado y cuentan con una superficie de acabado atractiva y muy suave.

El aluminio no sólo crea un precio por pieza asequible e, permite tiempos de ciclo rápidos y producción de gran volumen, hasta 1000 piezas por día, dependiendo de las necesidades de mecanizado.

A medida que nos sumergimos en los tres métodos más importantes de fundición:fundición en arena , fundición a presión y fundición en molde permanente — recuerde que los beneficios de los tres procesos se magnifican cuando se utiliza aluminio. La excepción es el hierro, que no se puede someter a alta presión, por lo que la fundición en arena es la única opción de fundición del hierro.

Fundición en arena y fundición a presión

La fundición en molde de arena es la más versátil Método de fundición para producir muchos productos, especialmente aluminio. Se presiona un patrón en una mezcla de arena fina. Esto forma el molde en el que se vierte el metal. Para la fundición a presión, el metal fundido se introduce a presión en una matriz (o molde) de acero. La fundición a presión es perfecta para piezas formadas con precisión Requiriendo menos mecanizado y acabado.

Entonces, ¿cómo se comparan?

• Disponibilidad de aleaciones:Hay diferentes aleaciones disponibles para su uso en fundición en arena (aleación 319 o 356, por ejemplo) que no son posibles con fundición a presión. Todas las aleaciones tienen diferentes resistencias y características según el producto

• Geometría:algunos núcleos para pasajes no son posibles con fundición a presión, durante la cual el patrón debe salir directamente del molde.

• Velocidad:Se pueden realizar muchas más piezas de fundición a presión en una hora que la fundición en arena, por lo que la fundición a presión se utiliza normalmente para producciones de gran volumen

• Tolerancias:debido a que la fundición a presión es una herramienta mecánica de acero, puede mantener tolerancias más estrictas que la fundición en arena (más información sobre las tolerancias a continuación)

• Mecanizado:los costos de mecanizado de la fundición a presión son menores debido a que hay menos stock y ciertas superficies pueden permanecer como fundidas sin necesidad de mecanizado.

• Herramientas:La fundición a presión da como resultado un aumento significativo en el costo de las herramientas de acero. Sin embargo, la inversión adecuada en herramientas por adelantado da como resultado un precio total más bajo por pieza

• Costo:la fundición en arena es un proceso de precio por pieza más costoso que la fundición a presión, sin embargo, la fundición en arena puede ser más económica para pequeñas cantidades y prototipos, diseños complejos y cuando la fundición en sí es muy grande

Ahora, abordemos el método de molde permanente/semipermanente, que se sitúa entre los dos anteriores en muchos aspectos.

Molde permanente o molde semipermanente

La fundición en molde permanente implica herramientas de acero junto con núcleos de arena según sea necesario. Esa inversión en herramientas es más cara que las herramientas de fundición en arena, pero no tan cara como las herramientas de fundición a presión.

A diferencia de la fundición a presión (se sopla metal a alta presión en el molde), el proceso de molde permanente implica flujo por gravedad o flujo de baja presión en el molde. Se puede aplicar vacío para mantener el flujo moviéndose suavemente y ayudar a reducir la porosidad.

En comparación con las piezas fundidas en molde o en arena, las piezas fundidas en molde permanente a menudo pueden ser más resistentes. La fundición en molde semipermanente significa que se colocan núcleos de arena en el molde para crear conductos internos que se eliminarán mediante quemado/sacudida. Esto se usa más a menudo con aluminio.

Dos defectos comunes en la fundición:porosidad y falta de limpieza

El líquido viaja naturalmente a través de los poros o espacios abiertos. Una pieza mal diseñada, con demasiado stock, por ejemplo, abre porosidad . El gas atrapado dentro de un molde de alta presión puede crear bolsas o hoyos que podrían provocar una fuga.

En la fundición en arena, la principal causa de la porosidad es aire y/o gas atrapado. , o posiblemente un defecto de arena, como suciedad. Aunque el proceso de fundición a presión (utilizando un chorro de aluminio a alta presión) crea aire atrapado con mayor frecuencia, normalmente ocurre debajo de la superficie de la pieza. Una piel limpia, sólo se requieren 2 mm, elimina cualquier problema de porosidad.

Normalmente, existencias insuficientes es causado por una fundición doblada o por una fundición mal diseñada (no hay suficiente material incorporado por adelantado). En la fundición en arena o en moldes permanentes, la causa podría ser un pulido o aserrado excesivo en la superficie, o podría ser un desplazamiento del núcleo que cause problemas dimensionales. Las causas de la fundición a presión pueden implicar recortes o, en la mayoría de los casos, una fundición doblada (debido a las paredes delgadas y a la forma en que se expulsa del molde).

Un stock insuficiente conduce directamente a la falta de limpieza . Cuando no hay suficiente material o existencias para cortar, la herramienta programada no engancha el material; simplemente “corta” el aire. Entonces, en lugar de una superficie lisa cortada a máquina, es una superficie fundida. La falta de limpieza se puede ajustar en la máquina empujando un corte más profundo. Sin embargo, manteniendo un espesor mínimo podría impedir el uso de esta técnica.

Tolerancias de fundición:descripción general e importancia

Diferentes materiales y procesos implican diferentes estándares . Entonces, dependiendo del proceso particular, las tolerancias se revisan en cuanto a posiciones, longitud (por pulgada) y grados de material, así como los propios requisitos del cliente. y especificaciones . Además, las asociaciones tienen sus propios estándares rectores. Por ejemplo, una fundición a presión de aluminio debe seguir los estándares de la Asociación del Aluminio y la Asociación Norteamericana de Fundición a Presión (NADCA). Sin embargo, las piezas de hierro deben hacer referencia a la norma ISO 8062.

Cuando no se alcanzan las tolerancias, pueden pasar muchas cosas...

• Más chatarra de fundición o chatarra de máquina
• Problemas de garantía de un cliente
• Un producto que no funciona correctamente
• Reelaborar las herramientas (fundidas y/o a máquina)
• Mecanizado adicional

… y ninguno de ellos es agradable porque, al final, todos afectan directamente a los costes , lo que podría ser significativo. Entonces, si bien hay múltiples procesos y detalles a considerar, lo más importante es asociarse. con un equipo que entiende esta complejidad y puede explicar cada proceso claramente para que se tome la decisión correcta.

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Stecker asume complejos desafíos de fabricación que otros en la industria evitan. Al asociarse con un taller de mecanizado CNC experimentado, dedicado y confiable, obtiene ciertas ventajas .

NO encasillado en una sola fundición

Cuando un taller mecánico posee una fundición, los procesos y materiales suelen estar predeterminados independientemente de si son correctos o no. Por otro lado, tener acceso a una base de suministro amplia con diversos procesos y materiales pueden combinar una pieza con el proceso y el socio exactos y adecuados. En lugar de hacer que la pieza se ajuste al proceso establecido, la pieza se coloca en el proceso correcto. Stecker tiene asociaciones con más de 40 fundiciones , entonces ¡Ventaja Stecker!

Gestión del proveedor

Desde el punto de vista del proceso, Stecker añade valor prestando atención a cómo opera una fundición. Control de procesos garantiza piezas que cumplen con los requisitos del cliente. Stecker realiza auditorías que garantizan controles de proceso adecuados y documentación adecuada, por lo que ¡Ventaja Stecker!

Colaboración

No se puede exagerar:el trabajo en equipo inicial entre el usuario final, el taller de mecanizado CNC y la fundición es vital. Una vez que se determina un proceso, es el momento de diseñar la pieza para su capacidad de fabricación. Stecker tiene una ventaja con diferentes procesos y materiales, ¡por eso Advantage Stecker!

Una guía pensando en sus resultados finales

Imagine este escenario:un ingeniero tiene un proyecto diseñado al 75%, por lo que lo envía a cotización. Stecker recibe el presupuesto, colabora con la fundición adecuada y recomienda:

• un cambio de material
• un cambio en la geometría
• un cambio en el método de casting
• mecanizado añadido

Al revisar, se descubre que con el volumen proyectado, se realiza una fundición a presión. (incluso con costos iniciales adicionales de herramientas) puede ser la mejor solución. En seis meses se puede obtener una recompensa y el proyecto cuesta la mitad del precio, así que ¡Advantage Stecker!

Verdadero trabajo en equipo

Stecker soluciona los problemas de cada cliente necesidades únicas. Exploraremos lo que necesita, revisaremos lo que podemos ofrecer, realizaremos una revisión de impresión, determinaremos un proceso de fundición, discutiremos qué fundición puede ser una buena opción y descubriremos la mejor manera de seguir adelante. Es una asociación de elegir la mejor fundición y el mejor proceso, por eso Advantage Stecker (¡y TÚ!)

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Acerca del autor

A Jason le gusta resolver los desafíos de los clientes. Como vicepresidente de desarrollo comercial, Jason es responsable de desarrollar nuevos negocios además de ser la persona a quien acudir para varios de los clientes actuales de SMC. Jason ha trabajado en ingeniería, producción y ventas, y considera que su mayor fortaleza es brindar a los clientes soluciones a sus desafíos de fabricación.