fundición a presión

¿Qué es la fundición a presión?

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La fundición a presión es un proceso de trabajo de metales destacado que se utiliza para la producción de piezas fundidas de metal. Implica inyectar metal fundido a alta presión en una cavidad de matriz mecanizada con precisión para crear piezas complejas y detalladas. Los moldes utilizados en la fundición a presión suelen estar hechos de acero para herramientas endurecido, lo que permite la producción de piezas con una precisión y repetibilidad excepcionales.

La fundición a presión es el método preferido para la producción en masa debido a su capacidad para fabricar componentes de alta precisión con detalles intrincados. Muchos productos cotidianos, como manijas de grifos, perillas de puertas y componentes automotrices, se fabrican mediante este proceso. La fundición a presión es conocida por su capacidad para producir piezas con detalles finos, superficies texturizadas y nombres de productos sin necesidad de procesamiento adicional.

Este proceso utiliza principalmente metales no ferrosos como zinc, cobre, aluminio y magnesio para producir piezas. Para las piezas fundidas de acero y hierro, comúnmente se emplean métodos alternativos como la fundición a la cera perdida y la fundición en arena. La fundición a presión se valora por su eficiencia, precisión e idoneidad para la producción de gran volumen, lo que la convierte en un proceso ampliamente utilizado en diversas industrias.

Pasos principales del proceso de fundición a presión

La fabricación y montaje de matrices es la etapa inicial del proceso de fundición a presión, que implica la preparación y el mantenimiento de la matriz, que se compone de dos mitades. Antes de comenzar la inyección de la siguiente pieza, cada mitad del troquel debe someterse a una limpieza para eliminar cualquier residuo de la inyección anterior, seguida de una lubricación. La lubricación es esencial para mejorar la precisión del tamaño, aumentar la cantidad de cavidades y núcleos laterales y garantizar un funcionamiento suave. Dependiendo del material utilizado, es posible que se requiera lubricación después de 2 o 3 ciclos, en lugar de después de cada ciclo. Una vez lubricadas, las dos mitades del molde se cierran y se sujetan firmemente dentro de la máquina de fundición a presión. Se aplica una fuerza adecuada para mantener el troquel cerrado de forma segura durante el proceso de inyección de metal. El tiempo necesario para cerrar y sujetar la matriz está determinado por la máquina específica que se utilice, y las máquinas más grandes requieren más tiempo debido a sus mayores fuerzas de sujeción. Este tiempo se puede estimar en función del tiempo del ciclo de secado de la máquina.

La inyección es una fase crítica en el proceso de fundición a presión, que implica la transformación del metal desde su estado fundido, mantenido a una temperatura específica en el horno, hasta su inyección en la matriz. El método de transferencia del metal fundido depende del tipo de máquina de fundición a presión que se utilice, ya sea una máquina de cámara caliente o de cámara fría. Una vez que el metal fundido está listo, se inyecta en la matriz a altas presiones, que generalmente oscilan entre 1000 y 20 000 psi. La inyección a alta presión obliga al metal fundido a solidificarse dentro del troquel. La cantidad de metal inyectada en el troquel se conoce como perdigones. El tiempo de inyección está determinado por el llenado completo de todos los canales y cavidades del troquel. Este tiempo suele ser muy corto, normalmente menos de 0,1 segundos, para evitar la solidificación prematura de cualquier parte del metal. El tiempo de inyección puede verse influenciado por las propiedades termodinámicas del material y el espesor de la pared de la pieza. Las secciones de pared más gruesas requerirán tiempos de inyección más prolongados. En el caso de la fundición a presión en cámara fría, se necesita tiempo adicional para colocar manualmente el metal fundido en la cámara de granalla.

El enfriamiento es una etapa crucial en el proceso de fundición a presión, ya que marca el comienzo de la solidificación del metal fundido inyectado en la cavidad del molde. La forma final de la pieza fundida se forma a medida que se llena toda la cavidad y el metal fundido se solidifica. El troquel sólo se puede abrir una vez que la pieza se haya solidificado por completo. El tiempo de enfriamiento está influenciado por diversas propiedades termodinámicas del metal, el espesor máximo de pared de la pieza fundida y la complejidad de la matriz. Un mayor espesor de pared y formas complejas de la cavidad del troquel requerirán tiempos de enfriamiento más prolongados debido a la resistencia adicional al flujo de calor. La estimación del tiempo de enfriamiento es esencial para asegurar la adecuada solidificación e integridad de la pieza fundida.

Al finalizar la fase de enfriamiento, las mitades del molde se abren y la pieza fundida se expulsa de la cavidad del molde mediante un mecanismo de expulsión. El tiempo para abrir la matriz se puede aproximar en función del tiempo del ciclo seco de la máquina, mientras que el tiempo de expulsión está determinado por el tamaño de la envoltura de la pieza fundida e incluye el tiempo necesario para que la pieza fundida se libere de la matriz. A medida que la pieza fundida se contrae y se adhiere a la matriz durante el proceso de enfriamiento, el mecanismo de expulsión debe ejercer fuerza para retirar la pieza fundida. Una vez que se expulsa la pieza fundida anterior, el troquel se cierra con abrazaderas en preparación para la siguiente inyección. Este proceso asegura la producción eficiente y continua de piezas fundidas.

Después del proceso de enfriamiento, es necesario eliminar el exceso de material que se ha solidificado en los canales del troquel y está adherido a la pieza fundida. Este proceso de recorte se puede realizar mediante corte o aserrado manual, o mediante el uso de una prensa recortadora. El tiempo necesario para recortar el exceso de material está determinado principalmente por el tamaño del contorno de la pieza fundida. Una vez que se completa el recorte, el material de desecho puede reciclarse para su uso en otra producción de fundición a presión o desecharse. Es posible que el material reciclado deba someterse a un reacondicionamiento para lograr la composición química adecuada antes de poder reintroducirlo en el proceso de fundición a presión. Esto garantiza una utilización eficiente de los materiales y minimiza el desperdicio en el ciclo de producción de fundición a presión.

Tipos de fundición a presión

El proceso de fundición a presión se puede clasificar en dos tipos principales:

La fundición a presión en cámara caliente se utiliza principalmente para aleaciones como zinc, magnesio o cobre. En este proceso, el sistema de inyección se sumerge en un charco de metal fundido, de ahí el nombre de “cámara caliente”. El horno está conectado a la máquina a través de un sistema de alimentación conocido como cuello de cisne. Cuando comienza el ciclo, el pistón se retrae, permitiendo que el metal fundido llene el cuello de cisne desde un puerto en el cilindro de inyección. Posteriormente, a medida que el émbolo se mueve hacia abajo, sella el puerto e impulsa el metal fundido a través del cuello de cisne y la boquilla hacia el interior de la matriz. Una vez que el metal se solidifica, el émbolo se mueve hacia arriba y el troquel se abre para expulsar la pieza. Este proceso ofrece la ventaja de un tiempo de ciclo corto y elimina la necesidad de transportar metal desde un horno separado. Sin embargo, sólo es adecuado para aleaciones que no corroen el cilindro de inyección.

La fundición a presión en cámara fría se utiliza principalmente para la producción de piezas fundidas a presión de aluminio. En este proceso se utiliza una cuchara para transferir el metal fundido desde el horno de mantenimiento a la cámara de inyección sin calentar o al cilindro de inyección. Luego, el metal se inyecta en la matriz mediante un pistón hidráulico. El principal inconveniente de este proceso es que es relativamente más lento en comparación con el proceso de fundición a presión en cámara caliente.

Ventajas de la fundición a presión

Versatilidad en tamaño: la fundición a presión permite la producción de piezas con una amplia gama de formas y tamaños. A diferencia de otros procesos de fabricación como la forja, la fundición a presión no impone limitaciones en la forma de las piezas y, a menudo, da como resultado que las piezas se produzcan con su forma neta.

Durabilidad mejorada: las piezas fundidas a presión son generalmente más resistentes que sus contrapartes de plástico, incluso cuando se trata de piezas más delgadas. Pueden soportar una amplia gama de temperaturas, lo que los hace adecuados para su uso en entornos hostiles y condiciones de temperatura extremas.

Alta eficiencia de producción: la capacidad de producir piezas complejas con forma neta con requisitos mínimos o nulos de mecanizado reduce significativamente el tiempo de producción. Como resultado, la fundición a presión se reconoce como uno de los procesos más eficientes para la producción en masa de piezas complejas de metales no ferrosos.

Fabricación respetuosa con el medio ambiente: a diferencia de los plásticos, que tardan cientos de años en degradarse por completo, las piezas de fundición a presión se fabrican principalmente con materiales reciclados. Aproximadamente el 95 % del metal utilizado en la fundición a presión se recicla a partir de piezas recuperadas, lo que lo convierte en un material sostenible que puede reutilizarse sin degradarse. Esto hace que la fundición a presión sea una técnica de fabricación ecológica.

Fundición de paredes más delgadas: la fundición a presión, debido a la alta presión durante el proceso de inyección, puede producir piezas con un espesor de pared más delgado en comparación con la fundición en arena o la fundición a presión por gravedad. Esto permite una construcción liviana y reduce la necesidad de operaciones secundarias.

Fundición de insertos: el proceso de fundición a presión permite que los insertos formen características específicas, como insertos roscados, elementos calefactores o superficies de rodamiento de alta resistencia. Esta capacidad mejora la versatilidad y funcionalidad de las piezas fundidas a presión.

Desventajas de la fundición a presión

Una de las principales desventajas de la fundición a presión es el alto coste de producción. Tanto el equipo de fundición requerido como las matrices y componentes relacionados son costosos en comparación con otros procesos de fundición. Como resultado, la fundición a presión es más rentable para grandes volúmenes de producción. Además, el proceso se limita a metales de alta fluidez y los pesos de fundición deben estar dentro del rango de 30 gramos a 10 kg. En el proceso de fundición a presión estándar, la pieza final puede presentar una pequeña cantidad de porosidad, lo que puede impedir el tratamiento térmico o la soldadura. La expansión del gas en los poros durante el calentamiento puede provocar microfisuras en el interior de la pieza y exfoliación de la superficie. En consecuencia, la fundición a presión solo es adecuada para piezas donde la suavidad es aceptable, y no es factible para piezas que requieren endurecimiento mediante procesos como el endurecimiento total o el endurecimiento por cementación, así como el revenido.

Aplicación de nuestras fundiciones a presión

Nuestros servicios de fundición a presión a alta presión encuentran aplicación en una amplia gama de industrias, que incluyen:

Vehículos recreativos: estamos orgullosos de ofrecer servicios superiores de fundición a presión a los fabricantes de la industria de vehículos recreativos.

Médico: Nuestra empresa de fundición a presión se especializa en producir piezas fundidas a presión de alta calidad para aplicaciones médicas, incluidos instrumentos quirúrgicos, equipos hospitalarios, cajas de engranajes para camas de hospital y bombas peristálticas.

Semáforos: Somos una empresa líder en fundición a presión para la fabricación de carcasas para cerramientos de calles y semáforos, cajas PED y cerramientos de iluminación de aluminio.

Iluminación exterior: nuestra experiencia se extiende a los servicios expertos de fundición a presión de aluminio para la producción de productos de iluminación exterior, incluidas carcasas de luces para caminar, luminarias tipo bala, luces para autocares y apliques de pared. También ofrecemos capacidades en LED e iluminación exterior de alta eficiencia.

Armas de fuego: CFS Foundry es una de las principales empresas de fundición a presión para la industria de las armas de fuego, y se especializa en guardamontes de fundición a presión y otras piezas de escopetas y rifles.

Equipos industriales: Nuestros servicios de fundición a presión cubren la fabricación de diversos tipos de equipos industriales, como bielas de compresores y pistones, carcasas de bombas con cable Porter, carcasas de cojinetes de montaje en pared, bombas industriales y compresores de aire. Nuestras piezas de fundición ofrecen mayor resistencia y rendimiento a un bajo costo unitario, independientemente del producto.

Telecomunicaciones: Somos un destacado fabricante de piezas moldeadas para productos de la industria de las telecomunicaciones, incluidas carcasas eléctricas, placas frontales de conexión, guías de ondas, soportes de antena y filtros de RF.

Aleaciones de fundición a presión en maquinaria Keming:

Fundición a presión de aluminio:

El aluminio es la aleación más utilizada para el proceso de fundición a presión debido a su amplia gama de aplicaciones. Una de las ventajas clave de las piezas de fundición a presión de aluminio es su naturaleza liviana y, al mismo tiempo, pueden soportar las temperaturas de funcionamiento más altas entre todas las aleaciones de fundición a presión. El aluminio también exhibe una alta estabilidad dimensional para formas complejas y aplicaciones de paredes delgadas. Su resistencia a la corrosión y buenas propiedades mecánicas lo convierten en la opción preferida para diversas aplicaciones, desde carcasas de electrónica de consumo hasta aplicaciones marinas. Además, su alta conductividad térmica y eléctrica, junto con sus propiedades de blindaje EMI, hacen que la fundición a presión de aluminio sea una excelente opción para gabinetes en aplicaciones de redes y telecomunicaciones, ya que proporciona una disipación de calor efectiva para componentes electrónicos. La naturaleza liviana de las piezas de fundición a presión de aluminio las hace ideales para aplicaciones portátiles como herramientas eléctricas y dispositivos portátiles, y se utilizan ampliamente en automoción.Aplicaciones industriales y aeroespaciales para reducción de peso y eficiencia de combustible. Además, las piezas de fundición a presión de aluminio son fáciles de mecanizar para requisitos de alta precisión y pueden cromatarse, anodizarse, pintarse o recubrirse con pintura en polvo sin dificultad.

Fundición a presión de zinc:

Las aleaciones de fundición a presión de zinc son conocidas por ser las más fáciles de fundir y generalmente dan como resultado una vida útil más larga en comparación con las aleaciones de aluminio y magnesio, lo que hace que la producción de piezas de fundición a presión de zinc sea económica. Nuestras instalaciones de fundición a presión de zinc comprenden máquinas de cámara caliente que van desde 225 toneladas a 750 toneladas de presión de bloqueo, lo que nos permite producir piezas de calidad con la forma neta o cerca de las especificaciones de la forma neta. Además, las piezas fundidas de zinc se mecanizan fácilmente para requisitos de alta precisión. Las propiedades de las aleaciones de zinc también las convierten en una excelente opción para diversos acabados de superficies, como galvanoplastia, pintura convencional y recubrimiento en polvo.

Con nuestras capacidades de fundición a presión, ofrecemos piezas fundidas a presión de aluminio y zinc de alta calidad a precios competitivos. Nuestras piezas fundidas a presión se exportan a empresas extranjeras en países como EE. UU., Reino Unido, Australia, Canadá y Sudáfrica. Brindamos servicios OEM para cumplir con los requisitos específicos del producto. ¡Contáctenos para discutir sus necesidades!