El coste por KG de fundición a presión de aluminio oscila aproximadamente entre 4$ y 6$ USD. Del mismo modo, el coste del utillaje puede oscilar entre 8.000$ y 15.000$ USD. Si tiene un diseño sencillo, puede ahorrar entre $5.000 y $10.000 en costes de utillaje. Además, una aleación de aluminio adecuada como la del A380 puede reducir hasta 10% el coste.

Hay ciertas formas de abaratar y rentabilizar la fundición de aluminio a presión. En lo que respecta a esta optimización del diseño, lo primero son las aleaciones más baratas, el aluminio reciclado, etc. Lea más sobre cómo reducir los costes de la fundición de aluminio a presión en este artículo. Aprenda dónde debe centrarse para mejorar los resultados de producción.

Optimizar el diseño de las matrices para reducir los costes de fundición

Importancia del diseño del troquel

Aparentemente, diseños de troqueles desempeñan un papel fundamental. Como tal, el diseño debe crear piezas del tamaño adecuado, contener superficies lisas y ofrecer suficiente resistencia. Además, el diseño eficaz de la matriz también requiere menos tiempo por ciclo y se ve afectado por el uso repetido.

Impacto en la calidad de las piezas

Un mal diseño de las matrices acarrea diversos problemas. Al principio se trata de problemas menores, pero con el tiempo se convierten en defectos inevitables, como grietas, alabeos o rugosidades.

Por ejemplo, un troquel incapaz de soportar temperaturas de entre 400 y 700 °C provoca defectos.

Por lo tanto, se necesita un diseño de troquel más preciso si se quiere acabar con este problema.

Coste de la fundición a presión Influencia en el ritmo de producción y la vida útil de la matriz

El impacto que un troquel bien diseñado deja en la producción global incluye la reducción de los tiempos de ciclo y la longevidad. Por ejemplo, puede pasar de 30 a 25 segundos por pieza. Del mismo modo, la capacidad de producción aumenta en 20%. En consecuencia, no sólo ahorra dinero, sino que también mejora la eficiencia.

Aspectos técnicos del diseño de troqueles

Sistemas de compuerta:

Un sistema de compuertas incluye muchos otros componentes. Por ejemplo, spure, estranguladores, corredores e ingates.

Para esparcir el aluminio fundido en las matrices, estas piezas son significativas como:

• El bebedero es un canal fundamental de unos 10-15 mm de anchura.
• El estrangulador ayuda a que el metal fluya más rápidamente con una anchura de 5-8 mm.
• Las correderas, de 8-12 mm de ancho, permiten que el metal cubra cada lado del troquel.
• Las lengüetas, de 3 a 6 mm de ancho, sirven especialmente para guiar el metal hacia la matriz.

Sistemas de ventilación:

Los sistemas de ventilación funcionan incorporando canales de refrigeración, pasadores eyectores, ángulos de tiro y líneas de separación. Su función principal es evitar el atrapamiento de aire y reducir los defectos.

• Los canales de refrigeración (de 6 a 10 mm de diámetro) liberan una cantidad de presión suficiente para mantener la temperatura de la matriz en el grado adecuado.
• Es bueno añadir pasadores eyectores cada 50-100 mm para empujar hacia fuera la pieza final.
• Los ángulos de inclinación de 1-3° permiten extraer las piezas con facilidad.
• Cuando las líneas de separación no encajan perfectamente, la fundición produce residuos o rebabas en los bordes.

Transferencia de calor:

Es importante mantener el calor durante la fundición. Esto se debe a que un enfriamiento desigual de la matriz provoca contracciones, grietas y alabeos.

Además, unos canales de refrigeración adecuados pueden solucionar este problema, ya que mantienen la matriz a la temperatura adecuada.

Optimizar el diseño de las matrices para reducir el coste de la fundición a presión de aluminio

La simplificación de las líneas de separación, la eficacia de los canales de refrigeración y la reducción de los componentes de las matrices podrían ser algunas de las ventajas de la reducción de costes.

Por ejemplo, un troquel con menos piezas puede ahorrar entre 5000 y 10000, mientras que los sistemas de refrigeración ahorran energía.

Además, el diseño para la fabricación (DFM) facilita el diseño de la matriz, mejorando su capacidad de fabricación y uso.

Uso de programas informáticos de simulación

Programas como MAGMAsoft y ProCAST permiten a los diseñadores localizar zonas débiles y patrones de flujo. Predicen el motivo de problemas como contracciones o grietas antes de la fabricación. Por ejemplo, la integración de la simulación en el diseño de matrices permite ahorrar hasta 10-15% de desperdicio de materiales y fabricar piezas mejores.

Minimizar la complejidad y reducir los residuos

Factores como los rebajes y los núcleos repercuten en el coste de la matriz. Así que, en este caso, haga menos rebajes y añada núcleos sencillos para ahorrar tiempo y dinero. Busque también sistemas de cierre, como guías cónicas, para evitar rebabas y desechos.

Estas técnicas suponen un importante ahorro de material y de tiempo de ciclo de hasta 12%.

Seleccione la aleación de aluminio adecuada

Resumen de las aleaciones de aluminio

Debido a sus propiedades de ligereza, solidez y resistencia a la corrosión, los fabricantes utilizan principalmente aleaciones de aluminio. Los tipos más comunes son A380, ADC12 y AlSi9Cu3.

Cada uno de ellos es diferente, ya que sus composiciones químicas no son las mismas. Por ejemplo, el A380 está compuesto de Al-8,5%Si-3,5%Cu y el ADC12 de Al-10%Si-2,5%Cu.

Propiedades clave

Como ya hemos dicho, las aleaciones de aluminio se producen añadiendo varios elementos.

Por eso, estos elementos afectan a sus propiedades (resistencia a la tracción, límite elástico y ductilidad). Por ejemplo, las aleaciones del A380 tienen una resistencia a la tracción de ~310 MPa y una estabilidad térmica de 250°C.

Además de la estabilidad térmica, es el parámetro que muestra lo bien que funciona la aleación a altas temperaturas.

Por ejemplo, la imagen muestra los diferentes aspectos de las aleaciones en caliente Al-base y AlSi H13. Mantienen la resistencia hasta 400-600 °C, lo que es bueno para utilizarlas en piezas de alta temperatura.

Diferencias entre aleaciones primarias y secundarias

Puede diferenciar las aleaciones primarias de las secundarias por su origen real. Esto se debe a que las aleaciones primarias contienen material puro, mientras que las secundarias incluyen elementos reciclados.

La presencia de oligoelementos como el hierro y el manganeso puede modificar sus propiedades. Por ejemplo, una aleación con demasiado hierro podría tener menor ductilidad.

Impacto de la selección de aleaciones en los costes de fundición a presión

Los costes de los materiales no son los mismos en todas las regiones o instalaciones. Por eso sus precios fluctúan. Por ejemplo, el A380 no es mucho más caro que el ADC12. En particular, el ADC12 tiene una buena fluidez. Eso, sin embargo, hace que haya menos defectos en la fundición.

Asimismo, las opciones de aleaciones complicadas, como AlSi9Cu3, pueden provocar el desgaste de las herramientas y aumentar los costes de mecanizado.

Impacto de la aleación en la vida útil de la matriz

Algunas aleaciones, como la AlSi H13 en caliente, ofrecen una excelente estabilidad térmica. Esto se debe a que no provocan desgaste de la matriz, lo que aumenta sus ciclos de rendimiento.

La selección adecuada de la aleación puede suponer un coste muy reducido. De este modo, puede obtener características específicas como la calidad de las piezas, una mayor vida útil de las matrices y una producción sencilla a mejores precios.

Por ejemplo, la aleación AlSi9Cu3 es adecuada para una alta resistencia pero, al mismo tiempo, ahorra 10% en costes de mecanizado.

Mejorar la eficacia del proceso de fundición

Visión general del proceso de fundición a presión

Para producir piezas de perfil de producto, los fabricantes preparan aluminio fundido. A continuación, este material se desplaza en un molde de inyección donde es empujado por la fuerza a alta presión.

El proceso de fundición incluye también la contribución de otros componentes. Por ejemplo, el molde, el tubo alimentador y los pasadores eyectores.

• El molde contiene la forma del perfil.
• El tubo alimentador es como vías que entregan metales
• Los pasadores expulsores ayudan a extraer las piezas del molde de forma segura.

Métodos de fundición a presión

La fundición puede realizarse tanto en cámaras calientes como frías. La selección entre ambas radica en los tipos de metal y sus puntos de fusión.

Esto se debe a que la fundición a presión en cámara caliente no puede manejar aleaciones con puntos de fusión altos. Va bien con puntos de fusión bajos, como el zinc.

Sin embargo, en el caso de puntos de fusión más altos (aluminio), las cámaras frías funcionan eficazmente.

Las cámaras calientes tardan menos tiempo en completar un ciclo, mientras que las cámaras frías fortalecen las piezas.

Métodos para mejorar la eficacia de los procesos

Optimización del control de la temperatura:

Ya sabemos que es necesario controlar la temperatura de las matrices. Para ello, existen calentadores de troqueles y sistemas de refrigeración. Además, el control de la temperatura en tiempo real produce piezas con características o consistencia similares.

Reducción de los tiempos de ciclo:

Acelerar el proceso de llenado del molde y mantener la presión de inyección en torno a 500-1500 bar. Optimice los tiempos de enfriamiento y el proceso de desmoldeo de forma que pueda ahorrar entre 5 y 10 segundos por unidad.

Implantación de la automatización:

La automatización aumenta la eficacia del trabajo y reduce los costes. Esto se debe a que los robots son más rápidos y cometen menos errores que los humanos. Pueden utilizarse para aplicar lubricantes en la matriz, realizar la extracción de piezas y llevar a cabo pasos de inspección.

Mantenimiento preventivo:

Inspeccione periódicamente los equipos de cada máquina y sus piezas de apoyo. Compruebe si hay averías y si es necesario sustituirlas. Este soporte de mantenimiento mantiene las instalaciones en funcionamiento.

Así pues, los aspectos clave de la mejora de la fundición a presión le ayudarán realmente a conseguir una producción más barata.

Reducir los residuos materiales

Importancia de reducir los residuos materiales

Los residuos de materiales no son buenos para el medio ambiente ni para ahorrar costes. Por ejemplo, los residuos de virutas de aluminio causan graves daños si no se reutilizan. Además, los desechos necesitan más energía para volver a fundirse y procesarse. Como consecuencia, aumentan los costes de producción.

Métodos para minimizar los residuos

1. Optimización del diseño de troqueles:

Hay que optimizar los sistemas de guías y puertas para reducir los residuos. De momento, elija corredores y compuertas más pequeños.

Por ejemplo, cambia el tamaño de la compuerta de 6 mm a 4 mm. Utiliza menos material, ahorrando 10% en desechos.

Además, existe la opción de optimizar el desbordamiento capturando el metal sobrante para su reutilización.

2. Implantación de programas de reciclaje:

Este tipo de residuos de virutas de aluminio puede reciclarse internamente utilizando una máquina de extrusión en caliente. Mientras tanto, los residuos complejos como el alambre EDM o el extruido compacto necesitan recicladores externos.

3. Reducir la sobreproducción:

La previsión de la demanda y los principios de fabricación ajustada ayudan a solucionar el exceso de existencias. Diseñan piezas utilizando materiales de la cantidad real.

4. Manipulación adecuada de la masa fundida:

Los baños ultrasónicos ayudan a eliminar la oxidación de la superficie del aluminio antes de fundirlo. Lo que, por tanto, produce menos residuos, reduciéndolos en un 5-10%.

La reducción de residuos de material mediante el diseño de procesos y troqueles ayuda a las empresas a ahorrar más y a proteger el medio ambiente. Estas técnicas también fomentan la sostenibilidad. Por ejemplo, la reutilización de virutas de aluminio puede ahorrar $10.000 al año.

Considerar métodos de fabricación alternativos

Métodos de fabricación alternativos

Aparentemente, hay varias técnicas utilizadas para fabricar piezas con características específicas. Por ejemplo, la impresión 3D, el mecanizado, la fundición a la cera perdida y el moldeo por inyección de metal. Cada método tiene pros y contras particulares.

Ventajas y desventajas en comparación con la fundición a presión

• Impresión 3D: Funciona mejor para fabricar piezas de formas difíciles y pocas cantidades, pero es demasiado lenta para pedidos grandes.
• Mecanizado: Dar exactitud en la pieza, añadiendo detalles precisos pero generando desperdicio de material.
• Fundición a la cera perdida: Capaz de producir piezas con detalles nítidos, pero cuesta mucho más para la producción en serie.
• Moldeo por inyección de metales: Con este proceso pueden fabricarse piezas complejas de pequeño tamaño. Sin embargo, maneja ciertas aleaciones.

Métodos alternativos para reducir los costes de la fundición a presión de aluminio

1. Reducción del desperdicio de material: la impresión 3D funciona eficazmente cuando se toma en forma de red. Reduce los residuos hasta en un 20-30%.
2. Menores costes de utillaje: La impresión 3D no necesita utillajes complejos y reduce los costes de configuración entre $10.000 y $50.000.
3. Mayor flexibilidad de diseño: la impresión 3D puede fabricar productos con las características más exigentes. Así, no es necesario que las piezas añadan otros componentes.

Conclusión

En fundición de aluminio a presión La solución para reducir costes reside en distintos factores. Entre ellos, el diseño de las matrices, las aleaciones adecuadas, la mejora de la eficiencia del proceso y la reducción de residuos.

Además, los métodos alternativos como la impresión 3D ahorran más. Optimice estos parámetros en consecuencia para obtener una producción eficiente a un precio más bajo. Póngase en contacto con nosotros para ver los resultados reales.