Fundición a presión de aleaciones de aluminio 101

Fundición a presión de aleación de aluminio es un proceso de fundición a presión muy utilizado en la fabricación que consiste en producir piezas precisas e intrincadas de metal con eficacia. En este caso, podemos enumerar los metales que tienen una variedad de aplicaciones debido a su capacidad de ser muy fuerte y ligero al mismo tiempo. Además, podemos enumerar los que son prácticamente resistentes a la corrosión, es decir, las aleaciones de aluminio son especialmente populares en la fabricación de automóviles. Este artículo también analiza áreas como los procesos, las propiedades, los retos y las aplicaciones de la fundición a presión de aleaciones de aluminio. Conoceremos a fondo su proceso completo, tipos y diferencias con otros procesos.

¿Qué es la fundición a presión?

Es un proceso de fabricación que utiliza alta presión para forzar un metal fundido a llenar una cavidad de molde. También permite generar excelentes modelos con conformado casi neto, acabado superficial de dimensiones precisas y formas complicadas.

Diferentes tipos de fundición a presión

La fundición a presión tiene muchos tipos. Analicemos estos tipos en detalle;

1. Fundición a presión en cámara caliente

Es adecuado sobre todo para aleaciones de zinc y magnesio. Este proceso requiere sumergir el sistema de inyección en el metal fundido para facilitar una colada rápida. Es ideal para su uso en una gran producción, pero no está adaptado para su utilización en aleaciones de alto punto de fusión. puede ir a fundición inyectada de zinc para conocer más detalles

2. Fundición a presión en cámara fría

Es el más adecuado para metales como el aluminio y el latón que tienen puntos de fusión elevados. Aquí se transfiere la masa fundida a una cámara fría y luego se inyecta en el molde. Ahorra el riesgo de calentamiento del equipo, pero tiene ciclos de funcionamiento más largos. En servicios de fundición de aluminio a presión para saber más sobre este proceso.

3. Fundición a baja presión

La fundición a baja presión se utiliza con aleaciones de aluminio y magnesio. Produce una porosidad mínima pero una buena calidad estructural. Además, requiere mucho tiempo, pero es adecuada para crear la parte más resistente del producto.

4. Fundición a alta presión (HPDC)

Común en aleaciones de aluminio, zinc y magnesio. Aquí se inyecta el metal fundido a muy alta presión en formas complicadas y texturas superficiales finas. Por lo tanto, es muy adecuado para aplicaciones que necesitan piezas con grandes cantidades de producción, y las áreas con grandes secciones transversales pueden ser porosas. Ir a fundición a alta presión para conocer más detalles.

5. Fundición por gravedad

La presión estacionaria se utiliza para colar metal fundido en un molde y obtener así objetos resistentes y de baja porosidad. Se utiliza en líneas de producción en las que es necesario producir menos piezas a la vez, pero es comparativamente más lento que los procesos basados en la presión.

7. Fundición a presión

Aquí fabricamos productos semiacabados por el método de forja a presión, en el que el metal fundido está a alta presión y también puede evitar la porosidad de la fundición. Esto es adecuado para la estructura de una pieza; sin embargo, tiene un coste más elevado y un tiempo de ciclo lento.

Definición de fundición a presión de aleaciones de aluminio

Fundición a presión de aleación de aluminio es un proceso en el que los materiales de aleación de aluminio fundidos se introducen a presión en moldes o matrices. Así, se puede dar la forma deseada y un acabado superficial muy suave. Se emplea en la fabricación de componentes con formas complicadas que requieren alta resistencia, rigidez y baja densidad integradas con un buen acabado superficial y dimensiones precisas. La aleación de aluminio tiene todas las características favorables de altos coeficientes de corrosión y transferencia de calor y relación dureza-peso. Una de las ventajas de este proceso es que la fundición a presión es adecuada para procesos de producción a gran escala.

Selección del material adecuado para la fundición a presión de aleaciones de aluminio

Los materiales utilizados son muy importantes en la fundición a presión de aleaciones de aluminio, ya que determinan la eficacia, la calidad, la fiabilidad y el coste del producto final. Las aleaciones correctamente elegidas garantizan:

1. Resistencia y durabilidad: Los productos deben soportar cargas de trabajo.
2. Rendimiento térmico y eléctrico: Estrechamente asociado con la conductividad térmica y la disipación.
3. Resistencia a la corrosión: Imprescindible para búsquedas relacionadas con productos o servicios náuticos y de actividades al aire libre.
4. Castabilidad: Minimiza las distorsiones de la producción con menos defectos.
5. Maquinabilidad y acabado: Garantiza una reducción de las complejidades de los procesos posteriores a la fundición.
6. Rentabilidad: Consigue resultados en la ejecución del presupuesto.
7. Sostenibilidad: Tales aleaciones pueden minimizar e incluso causar negatividades al medio ambiente.

Aleaciones de aluminio en la fundición a presión

Las aleaciones de aluminio para fundición a presión son comunes en muchas industrias porque estos materiales poseen cualidades deseables en las matrices, como ligereza, alta resistencia y resistencia a la corrosión.

Proceso completo de fundición a presión de aleaciones de aluminio

La fundición a presión de aluminio implica la formación de primeras piezas elaboradas y precisas mediante la aplicación de presión sobre aleaciones de aluminio fundido. A continuación se describen las etapas clave:

1. Preparación del molde

• Diseño del troquel: Un molde de acero reutilizable (matriz) se planifica previamente y se talla con precisión para adaptarse a la forma y función de una pieza concreta que se acaba de fabricar.
• Precalentamiento del troquel: Una es calentar el molde para minimizar el choque térmico y facilitar así el flujo del metal.
• Lubricación: La lubricación se utiliza para evitar que se peguen y facilitar el desmontaje de algunas piezas.

2. Fusión y selección de aleaciones

Las aleaciones de aluminio se sueldan a una temperatura de unos 660 centígrados (1220 Fahrenheit) en un horno. A continuación, este aluminio se mantiene a una temperatura relativamente constante para conservar las propiedades materiales del metal.

3. Inyección

• Fundición en cámara caliente: En el caso de las aleaciones de baja fusión (que son comparativamente raras en el caso del aluminio).
• Fundición a presión en cámara fría: A continuación, el aluminio fundido se transfiere en remolque y se vierte en una cámara fría de la prensa de forja de aleación de aluminio, donde se inyecta a alta presión de entre mil quinientas y veinticinco mil libras-fuerza.

Cuando se utiliza alta presión, se garantiza que el aluminio fundido fluya hasta las pequeñas hendiduras, lo que da como resultado unos acabados excelentes.

4. Enfriamiento y solidificación

Es el proceso durante el cual el aluminio fundido obtenido se enfría y solidifica dentro del molde dado. El enfriamiento minimiza defectos como la contracción o el alabeo que se producen por la sequedad de la fundición.

5. Expulsión

Finalmente, cuando la pieza de fundición está completamente formada, su molde se expulsa de la pieza de fundición utilizando los pasadores eyectores. El molde está entonces listo para el siguiente ciclo de uso con el software Epicor.

6. Recorte y acabado

Si es necesario, se eliminan de la pieza fundida los patines, las compuertas y las rebabas, dejando sólo la forma necesaria del objeto. Algunas de las operaciones incluyen dar los acabados superficiales necesarios, como chorro de arena, pulido o revestimiento.

Propiedades de la aleación de aluminio para fundición a presión

Por lo tanto, vamos a discutir algunas de las propiedades mecánicas, químicas y térmicas importantes de la aleación de aluminio Diecasting;

I. Propiedades mecánicas

Estos pueden incluir;

• Elevada relación resistencia/peso: Perfecto para aquellas industrias en las que el peso y la resistencia son parámetros críticos, como la automoción y la industria aeroespacial.
• Buena resistencia a la tracción: Permite que las aleaciones sean resistentes a condiciones de gran tensión.
• Excelente resistencia a la fatiga: Ofrece un rendimiento fiable en aplicaciones dinámicas y cíclicas.

II. Propiedades térmicas

A continuación se indican algunas propiedades térmicas de la aleación de aluminio de fundición a presión;

• Buena conductividad térmica: Sin embargo, se considera un atributo positivo de los materiales en uso, como en los intercambiadores de calor, así como en las piezas del motor donde se desea la transferencia de calor.
• Buena resistencia al calor: Aplicable a componentes sometidos a altas temperaturas como los utilizados en bloques de motor y piezas de automóviles.

III. Resistencia química:

Generalmente son;

• Resistencia a la corrosión: Especialmente en grados como el A360, estas aleaciones tienen un comportamiento relativamente bueno en condiciones severas.
• Buena resistencia a la oxidación: Mantiene intacta la superficie de los componentes externos, susceptibles a la humedad y las influencias corrosivas, y los hace seguros para el exterior o el uso marino.

Estas características hacen de las aleaciones de aluminio un material de primera calidad para la fundición a presión, cuyos productos son eficaces en diferentes sectores.

Guía de diseño para fundición inyectada de aleaciones de aluminio

Guía de diseño y selección de materiales, ambas características juegan un papel importante en la fundición a presión de aluminio. Por lo tanto, vamos a discutir la guía de diseño correctamente;

Características principales de las aleaciones de aluminio utilizadas en la fundición a presión

Estas son algunas de las características importantes de la aleación de aluminio que utilizamos;

1. Ligero: Estas aleaciones tienen una elevada relación resistencia-peso. Por ello, tienen diversas aplicaciones en las industrias del automóvil y aeronáutica.
2. Resistencia a la corrosión: Las capas de óxido natural también protegen de la oxidación y otros factores que no favorecen la vida útil del producto.
3. Alta conductividad térmica y eléctrica: En consecuencia, son ideales en aplicaciones que requieren disipación del calor y buenos sistemas eléctricos, como piezas electrónicas y de motor.
4. Excelente moldeabilidad: Las aleaciones de aluminio también tienen buenas características de fluidez, lo que permite que una mayor cantidad de material fluya hacia los detalles del molde, lo que reduce los defectos y permite a los diseñadores conseguir detalles más pequeños con facilidad.
5. Reciclabilidad: El aluminio puede reciclarse casi indefinidamente y no pierde propiedades, lo que favorece la producción sostenible.

Comparación de la fundición inyectada de aluminio con otros procesos de fabricación

La siguiente tabla ofrece una descripción general del proceso de fundición de aluminio a presión y de otros procesos de fabricación. Ofrece la comparación más importante entre todos los procesos;

Aleaciones de aluminio fundido a alta presión

La fundición a alta presión (HPDC) es la técnica más utilizada en el proceso de fundición a presión de aleaciones de aluminio. Consiste en el vertido rápido y forzado de una aleación de aluminio fundida en una cavidad de acero a alta presión.

Ventajas del HPDC con aleaciones de aluminio

• Precisión y complejidad: Crea patrones finos y delicados con control dimensional.
• Acabado superficial: En este caso se obtienen superficies con menor rugosidad, por lo que se reduce el mecanizado del producto final.
• Eficiencia: Permite la fabricación a alta velocidad y bajo tiempo de ciclo.

Uso de aleaciones de aluminio HPDC

1. Industria del automóvil: Motores, cajas de cambio y ruedas de automóviles.
2. Electrónica: Disipadores de calor, carcasas y conectores.
3. Aeroespacial: Palas para aerogeneradores, componentes aeronáuticos, componentes de automoción y bienes de consumo.

Ventajas de la fundición a presión de aleaciones de aluminio.

He aquí algunas de las principales ventajas de la fundición a presión de aluminio;

• Alta precisión y diseños complejos: Las aleaciones de aluminio pueden verterse en moldes y tipos de formas complejas y líneas de separación detalladas, que se incorporan a los diseños.
• Buen acabado superficial: Las piezas de aluminio fundido a presión suelen ser muy brillantes y cónicas, por lo que apenas requieren tratamiento posterior a la fundición, como pulido o acabado.
• Ligero y resistente: Las aleaciones de aluminio son ligeras, y esta propiedad cumple los requisitos de las industrias que se preocupan por el peso, como la automovilística y la aeronáutica.
• Excelente resistencia a la corrosión: De todos los materiales disponibles, las aleaciones de aluminio se encuentran entre los menos propensos a la corrosión, lo cual es una buena noticia tanto para exteriores como para entornos marinos.
• Rentable para la producción en serie: Una vez fabricado el molde, la fundición a presión es uno de los métodos más rentables para la producción en serie, lo que reduce los costes por pieza.

Contras de la fundición a presión de aleaciones de aluminio.

Entre los problemas más comunes asociados al uso de la fundición a presión de aleaciones de aluminio se encuentran los siguientes:

• Alto coste inicial de utillaje: Esto significa a menudo que el coste relacionado con la creación del troquel puede ser elevado y poco sostenible para un pequeño volumen de producción.
• Resistencia limitada a altas temperaturas: Al igual que la mayoría de las aleaciones no ferrosas de metales forjados, las aleaciones de aluminio no son adecuadas para aplicaciones en las que se utilizan altas temperaturas, como los materiales de acero.
• Problemas de porosidad: La porosidad o los huecos son típicos de la fundición a presión de aluminio y pueden alterar las características mecánicas de la pieza acabada.
• Restringido a diseños de pared delgada: La fundición a presión de aluminio es más apropiada para piezas de paredes finas, por lo que tiene malas perspectivas en secciones gruesas y de gran espesor.
• Operaciones posteriores al casting: Es posible que algunas piezas sólo necesiten un poco de acabado, lo que aumentará tanto el tiempo como el coste de producción.

Aplicaciones de la fundición a presión de aleaciones de aluminio

Analicemos la aplicación de este proceso a escala industrial;

1. Industria del automóvil: Aplicable en la producción de piezas de motores pequeños, como cilindros, carcasas de transmisión y otras piezas en las que se requiere una gran resistencia y, al mismo tiempo, un peso reducido.
2. Aeroespacial: También se aplican a piezas aeronáuticas como soportes, carcasas y piezas estructurales, y proporcionarán soluciones ligeras y de alta resistencia para adaptarse a las aplicaciones aeroespaciales.
3. Electrónica: Las piezas de fundición a presión de aluminio se utilizan en la carcasa de productos electrónicos de consumo, como ordenadores portátiles, teléfonos móviles y fuentes de alimentación para protección y disipadores térmicos.
4. Marina: Piezas que incluyen bombas, carcasas y armarios eléctricos para su aplicación en entornos marinos donde la corrosión es muy importante.
5. Equipos industriales: La maquinaria y los equipos industriales utilizan aluminio fundido a presión para engranajes, carcasas y otras aplicaciones debido a la resistencia del material.

Desafíos durante la fundición a presión de aleaciones de aluminio

No obstante, la fundición a presión con aleaciones de aluminio tiene sus problemas.

Problemas comunes

Estas cuestiones pueden incluir;

1. Porosidad: La porosidad de los gases puede producirse durante la colada y da lugar a la formación de huecos en el material.
2. Defectos superficiales: No obstante, puede haber algunos defectos, como cierres fríos y líneas de flujo.
3. Inestabilidad dimensional: Cierto grado de contracción durante el enfriamiento puede ser el culpable de las variaciones en el grado de tolerancia.

Soluciones

• Fundición en vacío: Disminuye la porosidad ya que elimina los gases atrapados.
• Sistemas de compuerta optimizados: Facilita el flujo adecuado del metal fundido hacia el molde, desempeñando así un papel clave en el proceso de fundición.
• Tratamientos posteriores a la fundición: Los tratamientos térmicos mejoran las características mecánicas y utilizan la estabilidad dimensional.

Ventajas medioambientales y económicas

He aquí algunas de las importantes ventajas medioambientales y económicas de la fundición a presión de aleaciones de aluminio;

I. Reciclabilidad

El aluminio, al ser un material reciclable, es fácilmente reciclable sin muchas pérdidas de propiedades. También disminuye el nivel de contaminación y ayuda a la organización a ser respetuosa con el medio ambiente.

II. Relación coste-eficacia

La técnica de fundición a presión es rentable porque es más eficaz y las aleaciones de aluminio son más reciclables que otros materiales.

III. Eficiencia energética

La utilización de piezas ligeras de aluminio permite ahorrar energía en aplicaciones como la automoción y la industria aeroespacial, contribuyendo así a minimizar las emisiones de carbono.

Avances tecnológicos en las aleaciones de aluminio fundido a presión

La fundición a presión es una industria en expansión con el desarrollo de nuevas formas y materiales y técnicas de fundición.

Nuevos desarrollos en aleaciones

1. Aleaciones más resistentes y menos corrosivas que las actuales.
2. Las aleaciones especiales están diseñadas para determinados sectores, como el de los vehículos eléctricos.

Tecnologías emergentes

1. Fabricación aditiva: Puede utilizarse junto con la fundición a presión para producir una gama de procesos híbridos para formas difíciles.
2. Automatización: Mejora la productividad y la precisión del ciclo de fundición a presión.
3. Software de simulación: Predecir los defectos de la colada y optimizar el diseño de la misma.

Tendencias futuras

• Mayor demanda de aleaciones de aluminio por su presencia en los coches eléctricos.
• Las nuevas normas medioambientales exigen la fabricación de materiales ligeros de alto rendimiento.
• Implantación del sistema de producción inteligente para el control continuo de la calidad.

Conclusión

Las aleaciones de aluminio son relativamente nuevas en la industria de la fundición a presión. Han provocado muchos cambios debido a las numerosas ventajas que aportan. Tanto los fabricantes de automóviles como los ingenieros aeroespaciales y los fabricantes de aparatos electrónicos demandan materiales ligeros y de alta resistencia. Así, pueden utilizarlos en bastidores de automóviles, piezas de aviones y aparatos electrónicos, respectivamente. En este sentido, el uso de la fundición a presión de aleaciones de aluminio seguirá aumentando. A medida que la tecnología se desarrolla y se hace más sofisticada, las perspectivas de las aleaciones de aluminio para fundición a presión siguen siendo aún más brillantes. Este material único y sus procesos son los medios más significativos para la fabricación en el futuro.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se eligen las aleaciones de aluminio para la fundición a presión?

Son relativamente ligeros y también pueden resistir la corrosión, además de tener una elevada relación resistencia-peso, por lo que se utilizan ampliamente en muchas industrias.

¿Qué tipos de fundición a presión pueden distinguirse?

Existen tres categorías principales: la fundición a presión de alta presión, la fundición a presión de baja presión y la fundición a presión por gravedad, que son aplicables a diversos usos.

¿Qué tipo de aleaciones de aluminio se utilizan en la fundición a presión?

Algunos ejemplos son el A360, el A380 y el ADC12, muy utilizado por su resistencia y capacidad de fundición.

¿Cuáles son las características de las aleaciones de aluminio utilizadas en el proceso de fundición a presión?

Otras características son la resistencia a la tracción, el alargamiento y la resistencia a las altas temperaturas para ofrecer solidez y fiabilidad.

¿De qué manera reduce la fundición a presión de aluminio el impacto sobre el medio ambiente?

El aluminio es un material altamente reciclable y un producto ligero que genera eficiencia energética, especialmente en las industrias automovilística y aeroespacial.

¿Cuáles son los puntos débiles de la fundición a presión de aluminio y cómo pueden resolverse?

Dificultades como la porosidad y la rugosidad de la superficie pueden minimizarse mediante la fundición en vacío y el ensayo del sistema de compuerta.