Servicios de fundición a presión

La selección de la aleación depende de la temperatura de servicio, la carga estructural, el peso objetivo y los requisitos de acabado.

El aluminio A380 es la opción por defecto para la mayoría de la fundición a presión general. Combina una buena colabilidad, una resistencia a la tracción de 320 MPa y un coste bajo. El A356 es tratable térmicamente (temple T6) para piezas estructurales de mayor resistencia. El A413 es preferible para paredes finas y piezas fundidas estancas a la presión.

El zinc Zamak 3 es la referencia del sector para piezas pequeñas de precisión en las que importan el acabado superficial y el detalle fino. Su bajo punto de fusión permite el procesado en cámara caliente con tiempos de ciclo cercanos a los 20 segundos. El ZA-27 ofrece mayor resistencia a la tracción (425 MPa) y mejor comportamiento como cojinete.

El magnesio AZ91D se especifica cuando el peso es crítico. Con una densidad de 1,8 g/cm³ es un 33 por ciento más ligero que el aluminio, con una buena relación rigidez-peso para carcasas de aeronáutica y electrónica portátil.

Si no está seguro de qué aleación especificar, nuestro equipo técnico puede recomendarle la opción adecuada durante la revisión DFM en función de los requisitos de carga, temperatura y acabado de su pieza.

La fundición a presión en cámara caliente y en cámara fría se diferencian en cómo llega el metal fundido al molde y en las aleaciones que puede procesar cada una.

Las máquinas de cámara caliente mantienen la aleación fundida dentro de un crisol integrado en la prensa. Un cuello de cisne sumergido en el baño inyecta el metal en el molde en cada ciclo. Esto permite ciclos cortos de 10 a 30 segundos, pero restringe el proceso a aleaciones de bajo punto de fusión que no corroen el cuello de cisne de acero. El zinc, el zamak y determinadas aleaciones de magnesio se funden en máquinas de cámara caliente.

Las máquinas de cámara fría funden la aleación en un horno independiente. En cada ciclo, un operario o un robot vierte una dosis de metal en la manga de inyección fría, que después se empuja hacia el molde con presiones de 70 a 175 MPa. El paso de transferencia adicional alarga los tiempos de ciclo (de 30 a 90 segundos), pero permite aleaciones de mayor punto de fusión, como el aluminio y el latón, que atacarían el cuello de ganso de una cámara caliente.

La fundición a presión de aluminio es siempre en cámara fría. El zinc y el magnesio pueden mecanizarse en cualquiera de las dos, según el tamaño de la pieza y el volumen de producción.

Sí. La mayoría de las piezas de fundición a presión requieren al menos una operación secundaria antes de su envío.

El mecanizado CNC es la etapa posterior a la fundición más habitual. Cotas como agujeros roscados, superficies de estanqueidad y alojamientos de rodamientos mantienen ±0,02 mm tras el mecanizado, frente a ±0,05 mm en las cotas en bruto de fundición. Las referencias de mecanizado deben fundirse en la pieza durante el diseño del utillaje.

El recubrimiento electrolítico y la pintura se aplican para la corrosión y el aspecto. La pintura en polvo, el anodizado (solo aluminio), la conversión por cromatizado, el cromado y la pintura húmeda están disponibles en nuestras instalaciones. La pintura en polvo ofrece de 500 a 1.000 horas de niebla salina sobre aluminio.

La impregnación al vacío está disponible para piezas fundidas estancas a la presión utilizadas en hidráulica, neumática y manejo de fluidos. Este proceso rellena la microporosidad con un sellador curado dentro de la pieza.

Decida los requisitos de acabado durante la revisión DFM. Algunos acabados necesitan puntos de sujeción específicos o zonas no estéticas que es más barato diseñar en el utillaje que añadir después.

Las aleaciones de fundición a presión se agrupan en cuatro familias principales: aluminio, zinc, magnesio y base cobre.

Las aleaciones de aluminio constituyen la mayor parte de la producción de fundición a presión. La A380 es la más utilizada para piezas generales. Las A356 y A357 son tratables térmicamente para aplicaciones estructurales. La ADC12 es el equivalente japonés ampliamente usado en automoción. La A413 es una aleación de colada fluida para paredes finas.

Las aleaciones de zinc incluyen Zamak 3, Zamak 5 y Zamak 7 para piezas de precisión generales, y la serie ZA (ZA-8, ZA-12, ZA-27) cuando se necesita mayor resistencia a la tracción o resistencia al desgaste en cojinetes.

El magnesio AZ91D es el magnesio más común en fundición a presión. El AM60B y el AM50A ofrecen una mayor ductilidad para piezas sometidas a impacto, como armazones de volante.

Las aleaciones de base cobre (latón C85400, bronce de aluminio C95400) normalmente se funden por gravedad en lugar de a presión, y se especifican para accesorios de fontanería, herrajes marinos y piezas arquitectónicas decorativas.

La elección de la aleación debe ajustarse a la carga mecánica de la pieza, el entorno de trabajo, los requisitos de acabado y el volumen de producción previsto. Nuestra revisión de DFM puede recomendar la mejor aleación para su aplicación antes de que comience el diseño del utillaje.

Fundimos piezas de 10 g a 15 kg en bruto de fundición, en máquinas de 80 a 3.000 toneladas de fuerza de cierre.

Las piezas pequeñas de menos de 100 g, como carcasas de conectores y herrajes de precisión, se fabrican en prensas de cámara caliente para zinc (de 80 a 250 toneladas). Los tiempos de ciclo rondan los 20 segundos, lo que convierte a estas máquinas en la opción más económica para piezas pequeñas de gran volumen.

Las piezas de tamaño medio, de 100 g a 5 kg, incluidas bridas de automoción, carcasas de electrodomésticos y envolventes de electrónica, se producen en prensas de aluminio de cámara fría de 400 a 1.200 toneladas. Aquí es donde se concentra la mayoría de los programas de producción.

Las piezas fundidas estructurales grandes, de 5 kg a 15 kg, como carcasas de transmisión y componentes de baterías para vehículos eléctricos, se fabrican en máquinas de cámara fría de 1.600 a 3.000 toneladas. El espesor de pared y la selección de la aleación se convierten en los factores limitantes por encima de 10 kg.

El espesor de pared determina los requisitos de tonelaje. Las paredes finas necesitan mayores velocidades y presiones de llenado, por lo que la prensa debe tener capacidad suficiente de área proyectada. Indique el tamaño, el peso y el espesor de pared desde el principio para que podamos asignar la máquina adecuada durante el presupuesto.

Cinco decisiones de diseño determinan la colabilidad, la vida útil del utillaje y el coste unitario más que ninguna otra.

El espesor de pared debe ser uniforme en toda la pieza. Objetivo de 1,5 a 3 mm para la mayoría de las piezas de fundición de aluminio y de 0,8 a 2 mm para el zinc. Las paredes desiguales provocan una solidificación diferencial, que da lugar a porosidad por contracción y huecos internos.

Los ángulos de desmoldeo son necesarios para la expulsión. Mínimo de 1 grado para el zinc, 1,5 grados para el aluminio y de 2 a 3 grados para machos profundos o geometrías complejas. Un desmoldeo insuficiente aumenta la fuerza de expulsión y acorta la vida útil del molde.

Los radios de acuerdo alivian las concentraciones de tensiones en las esquinas. Radio interior mínimo de 0,5 mm para el zinc y 1 mm para el aluminio. Las esquinas interiores vivas provocan puntos calientes durante la solidificación y el inicio de grietas bajo carga.

La situación de la línea de partición determina dónde se forma la rebaba y qué superficies pueden llevar acabados estéticos. Coloque la línea de partición en superficies no funcionales y lejos de caras de estanqueidad o superficies A estéticas.

El diseño de las entradas y los canales controla cómo llena el metal fundido el molde. Se definen durante el diseño del utillaje, no por el diseñador de la pieza, pero la geometría de la pieza influye en cuántas entradas se necesitan y dónde pueden colocarse.

Nuestra revisión DFM cubre estos cinco puntos antes de iniciar el corte.

La precisión dimensional de la fundición a presión depende de la ubicación de las cotas, la aleación y de si la pieza se mecaniza después.

Las cotas en bruto de fundición en el mismo lado de la línea de partición mantienen ±0,05 mm en dimensiones de hasta 25 mm, y ±0,1 mm en dimensiones mayores de hasta 150 mm. Son las tolerancias en bruto más ajustadas que puede esperar sin mecanizar.

Las cotas que cruzan la línea de partición, que atraviesan el plano de separación del molde, añaden la tolerancia de línea de partición a la tolerancia base. Espere ±0,15 mm en cotas que cruzan la línea de partición. Tanto el ajuste del molde como el margen para rebabas contribuyen a ello.

Las características mecanizadas sustituyen las tolerancias de fundición por tolerancias de mecanizado: ±0,02 mm en diámetros, ±0,05 mm en longitudes y acabado superficial de hasta Ra 0,8 micrómetros. Las características que requieren ajustes precisos, superficies de estanqueidad o agujeros roscados siempre deben mecanizarse.

Las roscas fundidas directamente en una fundición a presión son poco frecuentes. Utilice insertos roscados, rosque después de la fundición o diseñe para tornillos autorroscantes. Las roscas fundidas directamente solo son viables en zinc y solo donde sea aceptable un ajuste Clase 2B.

Marque las cotas críticas en su plano para que se puedan revisar de cara a la colabilidad o al sobreespesor de mecanizado antes del corte con herramienta. Especificar en exceso todas las cotas encarece el utillaje sin mejorar el rendimiento de la pieza.

Las piezas de fundición a presión suelen pasar por siete etapas de proceso entre el diseño y el envío.

1. Diseño y fabricación de utillaje: Moldes de acero para herramientas H13 o SKD61 con canales de refrigeración, expulsores y correderas. Monocavidad para prototipos y volúmenes bajos, multicavidad para producción.

2. Fundición en cámara caliente: Piezas de zinc y magnesio de hasta unos 2 kg. Ciclos cercanos a los 20 segundos. El coste por pieza más bajo para piezas de precisión pequeñas y de gran volumen.

3. Fundición en cámara fría: Aluminio, latón y aleaciones de mayor punto de fusión. Ciclos de 30 a 90 segundos. Necesario para la mayoría de las piezas de fundición a presión de automoción e industriales.

4. Desbarbado y recorte: Las matrices de recorte hidráulicas eliminan la mazarota y los canales de alimentación. El desbarbado por vibración elimina la rebaba de la línea de partición. Desbarbado manual para geometrías complejas.

5. Mecanizado CNC: Fresado y torneado para roscas, superficies de estanqueidad y elementos con tolerancias ajustadas. Integrado con la fundición en la misma hoja de ruta y sistema de calidad.

6. Acabado superficial: Recubrimiento en polvo, anodizado (aluminio), conversión por cromatizado, recubrimiento electrolítico y pintura líquida. Se aplican en nuestras instalaciones bajo el mismo sistema de calidad que la fundición.

7. Inspección y ensayos: Inspección dimensional con CMM, rayos X para la porosidad interna en piezas críticas, verificación espectrográfica de aleaciones y ensayos mecánicos (tracción, dureza, niebla salina) cuando se especifiquen.

Un socio de fundición a presión de servicio integral combina estas siete etapas en un único proveedor, lo que elimina la sobrecarga de coordinación de gestionar talleres de utillaje, fundiciones, talleres de mecanizado y empresas de recubrimiento por separado.