La fundición a presión es un proceso de conformado de metales de alta precisión que convierte rápidamente el metal fundido en geometrías complejas. La fundición consiste en llenar metal fundido, como una aleación de aluminio, en un molde de precisión a gran velocidad mediante una máquina de fundición a presión. A continuación, se aplica alta presión para producir grandes cantidades de piezas fundidas con gran precisión y excelente superficie de fundición en poco tiempo.

Analicemos qué hace que algunas de las aleaciones de fundición a presión más utilizadas sean tan valiosas.

"Según las últimas investigaciones, las aleaciones de aluminio de fundición a presión (HPDC) se utilizan para disipar el calor en vehículos, electrónica y comunicación. A medida que aumenta la demanda, los investigadores están explorando en la conductividad térmica de las aleaciones de aluminio."

Fuente: Liu, Yixian, y Shengwu Xiong. "Progresos en la investigación de la conductividad térmica de las aleaciones de aluminio fundido a alta presión". Metals, vol. 14, no. 4, Mar. 2024, p. 370. https://doi.org/10.3390/met14040370.

Por ejemplo, el A380 (ADC12) domina la fundición a presión de aluminio, que representa más de 90% de producción. Otras aleaciones tienen ventajas únicas: A360 es la mejor para componentes de paredes finas, mientras que AlSi9Cu3 es fuerte y resistente al desgaste para pistones y engranajes.

Proporciona una calidad excelente que no puede obtenerse con otros métodos de fundición, como la fundición en molde de arena y la fundición por gravedad, incluida una gran precisión dimensional, una buena superficie de fundición y un alto grado de libertad en el diseño.

¿Qué es la fundición a presión de aluminio?

Fundición a presión de aluminio es un método de fabricación de alta precisión. Este con otras aleaciones de aluminio se utiliza para crear diferentes piezas con metal fundido. Este proceso suele pasar por los siguientes pasos:

1. Creación de moldes
2. Fundir el metal
3. Inyección y solidificación
4. Expulsión y acabado de piezas

Aleaciones populares de fundición a presión de aluminio

Nota: Los niveles de tolerancia dependen directamente del diseño, del grosor de la pared y del fabricante específico de fundición a presión. La mejor práctica es consultar al fabricante de fundición a presión.

Aleaciones de fundición a presión de aluminio | ADC Material

Propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio para fundición a presión

ADC1

El límite elástico es ligeramente inferior, por lo que no es adecuado para piezas que requieran una gran resistencia. Sin embargo, como ya se ha mencionado, se dice que es bueno para formas complejas y paredes finas por su buena colabilidad, pero es un material estándar que se utiliza muy poco.

ADC3

Tiene unas propiedades de galvanoplastia bastante buenas y una buena resistencia al desgaste y mecanizabilidad. También tiene excelentes propiedades de resistencia y hermeticidad a altas temperaturas. Además de la resistencia a la presión, también tiene una resistencia a la tracción y al impacto particularmente excelentes, por lo que resulta útil en aplicaciones que requieren dicha resistencia.

La resistencia a la corrosión también es comparable a ADC1y la colabilidad es buena, aunque no tanto como la de ADC1. Otras aleaciones similares son equivalentes a la A360.0.

ADC5

Aunque tiene muy buena resistencia a la corrosión, no tiene buena colabilidad, por lo que no es adecuado para productos con formas complejas. En cuanto a las propiedades mecánicas, tiene buenos parámetros de alargamiento y valor de impacto, por lo que puede considerarse cuando se requiere resistencia.

ADC6

Es un material con una excelente resistencia al desgaste y maquinabilidad y tiene buena pulibilidad. Es una aleación equivalente a la 515.0.

ADC10

Además de una buena mecanizabilidad y colabilidad, también se mejora la resistencia añadiendo Cu como elemento aditivo. Se trata de un tipo de fundición a presión de aluminio bien equilibrado que presenta una excelente resistencia y una buena colabilidad.

Se utiliza a menudo porque puede fabricar productos con excelentes propiedades mecánicas y buena resistencia a la presión. Sin embargo, aunque tiene un equilibrio similar al ADC12no puede corresponder a la cantidad utilizada. Como aleación, equivale a A380.0.

ADC10Z

Aunque tiene propiedades similares a ADC10 como una fundición a presión de aluminio, como la colabilidad y la resistencia mecánica, contiene zinc como impureza y tiende a ser ligeramente inferior en la resistencia al agrietamiento de la fundición y la resistencia a la corrosión.

Los materiales con una Z al final son materiales de aluminio fundido a presión que pueden contener hasta 3% de zinc (Zn) como impureza y se fabrican para cumplir las normas extranjeras.

ADC12

ADC12 es un tipo de aleación bien equilibrada con altas propiedades mecánicas, maquinabilidad y colabilidad para la fundición a presión de aluminio. Más de 90% de la producción de fundición a presión de aluminio se dice que es ADC12, y la mayor parte se utiliza para piezas de automóviles.

Por esta razón, tiene una buena distribución y es un material ventajoso en términos de precio y facilidad de adquisición. Sin embargo, las áreas en las que es débil incluyen la resistencia a la corrosión, las propiedades de anodizado y las propiedades de recubrimiento por conversión química. Sin embargo, las propiedades de galvanoplastia son muy buenas.

Proceso de fabricación de la fundición inyectada de aluminio

Diseño

Hay que decidir muchas cosas de antemano. En primer lugar, ¿es posible el diseño? Desde tomar medidas hasta determinar el grosor de las paredes, pasando por si se va a fabricar en una sola pieza o por partes. Esta reunión preliminar es una tarea importante, ya que tiene un impacto significativo en el producto acabado y la fecha de entrega. Realizamos un análisis de solidificación mediante CAD y creamos la forma óptima del producto y el plan de fundición.

Producción de moldes

Basándonos en las decisiones, empezamos a fabricar el molde de fundición a presión de aluminio. Tenemos en cuenta el tamaño, la complejidad y la trabajabilidad del producto, y lo fabricamos con una máquina CNC, mecanizado EDM, máquina de espuma y otros procesos de fabricación relacionados, como el pulido de la matriz, la rejilla, el ajuste del molde y el ensamblaje.

Colocar el molde de fundición a presión en la máquina de fundición a presión

Una vez que el molde de fundición a presión está completamente, entonces la prueba del molde necesita comenzar, poner el molde de fundición a presión de aluminio en la máquina de fundición a presión, sujetar cada mitad en la máquina correctamente, conectar el canal de refrigeración, poosition de alimentación, y comprobar todos los detal antes de iniciar el proceso de fundición.

Disolución

Se introduce un lingote de aleación (AC4C o AC7A) o un material de retorno del mismo material en el horno de fusión y se funde. Las impurezas como el gas y los óxidos se eliminan de la aleación fundida (metal fundido). La temperatura de fusión es de aproximadamente 660℃, y la temperatura de colada es superior a 700℃. La temperatura del agua de fundición se determina en función del tamaño del artículo.

Fundición

El metal fundido se extrae, se vierte en un molde y se solidifica mediante un sistema de refrigeración. El molde de fundición a presión se abre y la pieza fundida solidificada se extrae mediante los sistemas de robot y eyector. Se cortan los bebederos, los pozos fríos y los flashes que no son necesarios para el producto. Los bebederos y los pozos fríos que se han cortado pueden utilizarse como material de retorno fundiéndolos y reutilizándolos.

Acabado

Realizamos el enderezado, pulido y pintado para dejarlo listo para su envío como producto. Si es necesario, algunos artículos se someten a mecanizado adicional para conseguir precisión dimensional. También realizamos tratamientos superficiales como alumite, pintura y chapado.

Cómo aumentar la resistencia de una pieza de fundición a presión de aluminio

La pieza de fundición a presión de aluminio ya tiene un cierto grado de resistencia. Sin embargo, se puede mejorar aún más mediante el tratamiento de la superficie. Dado que existen varios métodos para el tratamiento de superficies, incorpore el método pertinente en función de los requisitos de su pieza.

Nota: La tabla destaca los elementos de aleación, no los tratamientos superficiales.

Tratamientos metálicos y sus beneficios

Notas:

• En la tabla se destaca Cobre + Silicio se utiliza en una aleación, no pintado.
• La pintura no suele utilizarse como tratamiento de estos metales para conseguir los beneficios mencionados.
• La resistencia del aluminio fundido a presión puede aumentarse incrementando la dureza de la superficie con chapado.
• La fundición a presión tiene mayor resistencia que la fundición en arena o la fundición a presión. En comparación con otros métodos de fundición, la velocidad de enfriamiento es más rápida y la estructura de fundición es más fina.

Ventajas de la fundición de aluminio a presión

La fundición a presión de aluminio tiene seis ventajas principales.

1. Adecuado para la producción en serie
2. La precisión dimensional es la más alta
3. La superficie de fundición es la más lisa.
4. También se pueden fabricar productos de paredes delgadas.
5. Puede elegir entre materiales con características diferentes en función de su finalidad.
6. Dependiendo de la aplicación, es posible aplicar diversos tratamientos superficiales, como el chapado, el tratamiento de conversión química, la alumita y la pintura.

Además, incluso los productos complejos y que requieren precisión pueden fabricarse en un único proceso de vertido de metal en un molde. El resultado es una alta productividad y la posibilidad de fabricar productos en grandes cantidades a bajo coste.

Sin embargo, es necesario un tratamiento y acabado posteriores a la fundición. En comparación con otras piezas de fundición, la fundición a presión ofrece una mayor precisión dimensional. Como la superficie tiene un acabado liso, puede no ser necesario el procesamiento posterior a la fundición.

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