La pressofusione è un processo di formatura dei metalli ad alta precisione che trasforma rapidamente il metallo fuso in geometrie complesse. La colata prevede il riempimento di metallo fuso, come la lega di alluminio, in uno stampo di precisione ad alta velocità utilizzando una macchina di pressofusione. Quindi, applicando un'elevata pressione, si producono in breve tempo grandi quantità di getti con un'elevata precisione e un'eccellente superficie di fusione.
Consideriamo cosa rende così preziose alcune delle leghe per pressofusione più utilizzate.
"Secondo le ultime ricerche, le leghe di alluminio per pressofusione (HPDC) sono utilizzate per la dissipazione del calore nei veicoli, nell'elettronica e nelle comunicazioni. Poiché la domanda è in aumento, i ricercatori stanno studiando la conducibilità termica delle leghe di alluminio".
Fonte: Liu, Yixian e Shengwu Xiong. "Progressi nella ricerca sulla conduttività termica delle leghe di alluminio pressofuse ad alta pressione". Metals, vol. 14, no. 4, mar. 2024, pag. 370. https://doi.org/10.3390/met14040370.
Ad esempio, l'A380 (ADC12) domina la pressofusione di alluminio, che rappresenta oltre 90% di produzione. Altre leghe presentano vantaggi unici: L'A360 è la migliore per i componenti a parete sottile, mentre l'AlSi9Cu3 è forte e resistente all'usura per pistoni e ingranaggi.
Offre una qualità eccellente che non può essere ottenuta con altri metodi di colata, come la colata in sabbia e la colata per gravità, tra cui un'elevata precisione dimensionale, una buona superficie di colata e un elevato grado di libertà nella progettazione.
Che cos'è la pressofusione di alluminio?
Pressofusione di alluminio è un metodo di produzione ad alta precisione. Insieme ad altre leghe di alluminio, viene utilizzato per creare diversi pezzi con il metallo fuso. Questo processo si svolge solitamente attraverso le seguenti fasi:
- Creazione di stampi
- Fusione del metallo
- Iniezione e solidificazione
- Espulsione e finitura dei pezzi
Leghe popolari di alluminio per la pressofusione
| Lega | Composizione | Proprietà | Applicazioni | Livello di tolleranza (tipico) |
| A380 (ADC10) | 92,5% Al, 7,5% Si | Eccellente colabilità e resistenza alla fluidità | * Blocchi motore, alloggiamenti per trasmissioni, staffeConsumatori | ±0.004″ – ±0.008″ |
| A360 | 90-92% Al, 7-8% Si | Migliore fluidità e tenuta della pressione | Componenti a parete sottile Componenti idraulici | ±0.004″ – ±0.010″ |
| A383 (ADC12) | 85-89% Al, 11-13% Si | Resistenza alla corrosione migliorata rispetto all'A380 * Resistenza meccanica inferiore rispetto all'A380 | * Applicazioni simili a quelle dell'A380, | ±0.003″ – ±0.008″ |
| AlSi9Cu3 | 85-87% Al, 9-11% Si, 3-4% Cu | * Alta forza e resistenza all'usura | * Componenti del motore (pistoni, testate) | ±0.002″ – ±0.006″ |
| AlSi10Mg | 89-90% Al, 9-11% Si, 0,3-0,5% Mg | * Resistenza alla corrosione migliorata | * Applicazioni marine * Attrezzature per il trattamento degli alimenti | ±0.003″ – ±0.008″ |
| A413.1 | 90-94% Al, 4-6% Si | * Alta resistenza e duttilità | * Componenti automobilistici * Componenti aerospaziali | ±0.002″ – ±0.005″ |
| A356.2 | 91-93% Al, 7-9% Si, 0,2-0,35% Mg | * Buona forza e resistenza all'usura | * Componenti del motore e alloggiamenti delle pompe | ±0.003″ – ±0.007″ |
Nota: I livelli di tolleranza dipendono direttamente dal progetto, dallo spessore delle pareti e dallo specifico produttore di pressofusione. È consigliabile consultare il proprio produttore di pressofusione.
Leghe per pressofusione di alluminio | Materiale ADC
Proprietà meccaniche delle leghe di alluminio per pressofusione
| Lega | Allungamento (%) | Resistenza alla trazione (MPa) | Resistenza allo snervamento (0,2% MPa) | Resistenza all'urto (J) | Resistenza al taglio (MPa) | Durezza (HB) |
| ADC1 | Moderato | 170-210 | 120-150 | Non specificato | Non specificato | 70-85 |
| ADC3 | Moderato | 240-280 | 180-220 | 2.0-4.0 | Non specificato | 80-95 |
| ADC5 | Alto | Non specificato | Non specificato | Alto | Non specificato | Non specificato |
| ADC6 | Non specificato | Non specificato | Non specificato | Non specificato | Alto | 85-100 |
| ADC10 | Moderato | 260-300 | 200-240 | 2.5-3.5 | Non specificato | 90-100 |
| ADC10Z | Moderato | Simile a ADC10 | Simile a ADC10 | Leggermente inferiore a quello dell'ADC10 | Non specificato | 85-95 |
| ADC12 | Moderato | 240-280 | 170-210 | 2.0-3.0 | Non specificato | 85-95 |
ADC1
Il limite di snervamento è leggermente inferiore, quindi non è adatto a pezzi che richiedono un'elevata resistenza. Tuttavia, come già detto, si dice che sia adatto a forme complesse e pareti sottili grazie alla sua buona colabilità, ma è un materiale standard che viene utilizzato molto raramente.
ADC3
Ha discrete proprietà galvaniche, buona resistenza all'usura e lavorabilità. Presenta inoltre eccellenti proprietà di resistenza e di ermeticità alle alte temperature. Oltre alla resistenza alla pressione, presenta anche una resistenza alla trazione e agli urti particolarmente eccellente, che lo rende utile nelle applicazioni che richiedono tale resistenza.
Anche la resistenza alla corrosione è paragonabile a ADC1e la colabilità è buona, anche se non quanto l'ADC1. Altre leghe simili sono equivalenti all'A360.0.
ADC5
Pur avendo un'ottima resistenza alla corrosione, non ha una buona colabilità, quindi non è adatto a prodotti con forme complesse. Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, ha buoni parametri di allungamento e valore d'impatto, quindi può essere preso in considerazione quando è richiesta la resistenza.
ADC6
È un materiale con un'eccellente resistenza all'usura e lavorabilità e ha una buona lucidabilità. È una lega equivalente alla 515.0.
ADC10
Oltre alla buona lavorabilità e colabilità, la resistenza è migliorata dall'aggiunta di Cu come elemento additivo. Si tratta di un tipo di pressofusione di alluminio ben bilanciato che presenta un'eccellente resistenza e una buona colabilità.
Viene spesso utilizzato perché è in grado di produrre prodotti con eccellenti proprietà meccaniche e buona resistenza alla pressione. Tuttavia, sebbene abbia un equilibrio simile a ADC12non può corrispondere alla quantità utilizzata. Come lega, equivale all'A380.0.
ADC10Z
Sebbene abbia proprietà simili a ADC10 come una pressofusione di alluminio, come la colabilità e la resistenza meccanica, contiene zinco come impurità e tende a essere leggermente inferiore nella resistenza alla cricca e alla corrosione.
I materiali con la Z finale sono materiali pressofusi in alluminio che possono contenere fino a 3% di zinco (Zn) come impurità e sono realizzati in conformità agli standard internazionali.
ADC12
L'ADC12 è un tipo di lega ben bilanciata con elevate proprietà meccaniche, lavorabilità e colabilità per la pressofusione di alluminio. Più di 90% della produzione di pressofusione di alluminio è costituita da ADC12 e la maggior parte di essa è utilizzata per parti di automobili.
Per questo motivo, ha una buona distribuzione ed è un materiale vantaggioso in termini di prezzo e facilità di acquisizione. Tuttavia, le aree in cui è debole includono la resistenza alla corrosione, le proprietà di anodizzazione e le proprietà del rivestimento a conversione chimica. Tuttavia, le proprietà galvaniche sono molto buone.
Processo di produzione della pressofusione di alluminio
Design
È necessario decidere molte cose in anticipo. Innanzitutto, è possibile realizzare il progetto? Dal prendere le misure alla determinazione dello spessore delle pareti, dalla scelta di realizzare un pezzo unico a quella di produrre delle parti. Questa riunione preliminare è un compito importante, poiché ha un impatto significativo sul prodotto finito e sulla data di consegna. Eseguiamo l'analisi di solidificazione utilizzando il CAD e creiamo la forma ottimale del prodotto e il piano di colata.
Produzione di stampi
Sulla base delle decisioni prese, iniziamo a realizzare lo stampo per la pressofusione di alluminio. Teniamo conto delle dimensioni, della complessità e della lavorabilità del prodotto e lo produciamo con macchine CNC, elettroerosione, macchine per la schiuma e altri processi di lavorazione correlati, come la lucidatura dello stampo, la grigliatura, il montaggio dello stampo e l'assemblaggio.
Inserire lo stampo di pressofusione nella macchina di pressofusione
Uno stampo di pressofusione è completamente, poi processo di stampo bisogno di iniziare, mettere l'alluminio stampo di pressofusione nella macchina di pressofusione, fissare ogni metà nella macchina correttamente, collegare il canale di raffreddamento, poosition alimentazione, e controllare tutti di detal prima di iniziare il processo di fusione.
Scioglimento
Mettere nel forno di fusione un lingotto di lega (AC4C o AC7A) o un materiale di ritorno dello stesso materiale e fonderlo. Le impurità, come gas e ossidi, vengono rimosse dalla lega fusa (metallo fuso). La temperatura di fusione è di circa 660℃ e la temperatura di colata è superiore a 700℃. La temperatura dell'acqua di fusione viene determinata in base alle dimensioni dell'oggetto.
Colata
Il metallo fuso viene estratto, versato in uno stampo e solidificato dal sistema di raffreddamento. Lo stampo di pressofusione viene aperto e la colata solidificata viene rimossa dal robot e dai sistemi di espulsione. Le materozze e le materozze tagliate possono essere utilizzate come materiale di ritorno fondendole e riutilizzandole.
Finitura
Eseguiamo la raddrizzatura, la lucidatura e la verniciatura per renderli pronti per la spedizione come prodotto. Se necessario, alcuni articoli vengono sottoposti a lavorazioni aggiuntive per ottenere la precisione dimensionale. Effettuiamo anche trattamenti superficiali come l'allumatura, la verniciatura e la placcatura.
Come aumentare la resistenza di un pezzo in pressofusione di alluminio
Il pezzo in alluminio pressofuso ha già un certo grado di resistenza. Tuttavia, è possibile migliorarla ulteriormente con il trattamento superficiale. Poiché esistono diversi metodi di trattamento superficiale, è opportuno scegliere il metodo più adatto in base alle esigenze del pezzo.
Nota: la tabella evidenzia gli elementi di lega, non i trattamenti superficiali.
Trattamenti metallici e loro benefici
| Trattamento del metallo | Effetto | Applicazioni |
| Rame + Silicio (lega) | Aumenta la forza | Componenti per aeromobili |
| Manganese (legato) | Maggiore forza, resistenza alla ruggine, lavorazione più semplice | Lattine di alluminio |
| Magnesio (legato) | Resistenza alla ruggine, lavorazione più semplice | Navi, veicoli |
| Magnesio + Silicio (lega) | Maggiore resistenza, resistenza alla ruggine | Ante architettoniche |
| Zinco (placcatura) | Forza notevolmente aumentata | Componenti per aerei, veicoli ferroviari |
Note:
- La tabella evidenzia che Rame + Silicio è utilizzato in una lega, non verniciata.
- La verniciatura non è tipicamente utilizzata come trattamento per questi metalli per ottenere i benefici elencati.
- La resistenza dell'alluminio pressofuso può essere aumentata aumentando la durezza superficiale con la placcatura.
- La pressofusione ha una resistenza maggiore rispetto alla colata in sabbia o alla pressofusione. Rispetto ad altri metodi di colata, la velocità di raffreddamento è più rapida e la struttura della colata è più fine.
Vantaggi della pressofusione di alluminio
I vantaggi principali della pressofusione di alluminio sono sei.
- Adatto alla produzione di massa
- La precisione delle dimensioni è la più alta
- La superficie di colata è la più liscia.
- È possibile realizzare anche prodotti a parete sottile.
- È possibile scegliere tra materiali con caratteristiche diverse a seconda dello scopo.
- A seconda dell'applicazione, sono possibili diversi trattamenti superficiali come la placcatura, il trattamento di conversione chimica, l'allumina e la verniciatura.
Inoltre, anche i prodotti complessi e che richiedono precisione possono essere realizzati con un unico processo di colata del metallo in uno stampo. Ne consegue un'elevata produttività e la possibilità di fabbricare prodotti in grandi quantità a costi contenuti.
Tuttavia, sono necessarie lavorazioni e finiture successive alla colata. Rispetto ad altre fusioni, la pressofusione offre una maggiore precisione dimensionale. Poiché la superficie è rifinita in modo uniforme, la lavorazione dopo la colata può non essere necessaria.
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