Che cos'è la pressofusione di alluminio

Pressofusione di alluminio is one of the most efficient and accurate production processes that involves liquefying aluminium alloys, which is injected under pressure into a mould of steel (die casting mold/tooling), and when cooled and sealed, it takes the form of a required shape. It is well-known because of its capacity to create complex geometries, intricate details, and smooth surfaces, which is why it is suitable for industries that demand aluminum alloy components with high performance and large quantity. Aluminum is a popular metallic die casting material because of its lightweight factor, combined with its strength and superb resistance to corrosion. 

Il processo consente di ottenere un'eccezionale precisione dimensionale, essenziale per i pezzi che richiedono limiti severi da soddisfare. Grazie alla sua velocità di produzione, la pressofusione di alluminio consente di produrre in serie pezzi nei settori automobilistico, aerospaziale, elettronico e dei beni di consumo. Grazie all'elevato volume di produzione, alla bassa post-lavorazione e alla fattibilità dei costi, la pressofusione di alluminio è preferita ad altre tecniche di fabbricazione per la produzione di pezzi piccoli e grandi. Inoltre, la pressofusione di alluminio può essere riciclata e quindi il processo è sostenibile.

What is Aluminum Die Casting Process?

In an alumium die casting process, molten aluminum is pressurised and forced into an aluminum die casting machine equipped with a steel mould (called a die) to shape complex and highly precise pieces. The process is commonly used in the production of parts of complex shapes, with well-defined dimensional accuracy and smooth finish surfaces. Aluminum die casting is well-recognized to produce durable, lightweight, and corrosion-resistant parts that are suitable in industries like automaker, aerospaziale, electronics and consumer product manufacturing. The aluminum die casting process guarantees the parts’ repeatability, and its production is highly efficient with limited wastage of materials and finished items requiring little or no processing. Aluminum and the accuracy of the die casting process make this a natural way to make high volume, premium-quality metal parts.

Il processo di pressofusione dell'alluminio prevede alcune fasi importanti:

• Preparazione dello stampo: A die casting mould or a mould commonly constructed out of high quality steel like 8407, 8418, 1.2343 ESR etc, die casting tooling contains with two halves that form the final shape of the desired metal part. Preheating and oiling of the die casting mould are performed to make the cast part simple to get out.
• Fusione: Whilst in the furnace, the softened aluminium is brought to a molten form, at a temperature of approximately 550°C to 610 °C.
• Iniezione: Molten aluminum alloy is injected into the mould cavity at high pressure, and it is injected rapidly to enable intricate details not to spill over during the injection process.
• Raffreddamento ed espulsione: When the mould is filled, the liquid aluminium alloy is cooled and solidifies in the mould cavity. The mould halves are opened by die casting machine, and the part is ejected after they have cooled down.
• Finitura: The die cast part can subsequently be handled to reach its specifications, such as processing that may include trimming, machining or other types of surface treatment.

Types of Aluminum Die Casting Processs

Due to the variability of the die casting procedure, along with the different properties of the mould, there are various types into which aluminium die casting may fall. These are the main categories of processes of aluminium die casting:

1. Pressofusione ad alta pressione

Pressofusione di alluminio is mostly done by high- pressure die casting process. During this procedure, a steel mould (die) is flooded with molten aluminum under high pressure so that the material fills all the cavities and the complex details have high precision.

• Vantaggi: good precision, fast cycle time, high finish on the surface, and good dimensional repeatability. It is suitable for large quantity mass production.
• Applicazioni: Componenti di pressofusione per il settore automobilistico such as engine blocks, transmission housings, and automotive interior parts, consumer electronics and machinery.
• Svantaggi: High initial die casting tooling cost, not suiable to low volume production.

2. Pressofusione a bassa pressione

Nella pressofusione a bassa pressione, l'alluminio fuso viene versato nello stampo a bassa pressione e solitamente sul fondo dello stampo. Lo stampo viene riempito lentamente con l'aiuto della pressione, in modo che il metallo fuso possa scorrere costantemente all'interno dello stampo e solidificarsi.

• Vantaggi: Può essere utilizzato per creare componenti più grandi con meno difetti, come la porosità, che portano a componenti più resistenti.
• Applicazioni: Parti aerospaziali, parti automobilistiche sovradimensionate e parti strutturali in cui sono necessarie maggiore resistenza e integrità del materiale.
• Svantaggi: Unit price is very high, not suiable to high volume production.

3. Pressofusione sotto vuoto

La pressofusione richiede l'aggiunta di un vuoto che allontana l'aria e i gas dal foro dello stampo prima dell'iniezione. In questo modo si riduce la porosità e gli altri difetti causati dall'aria e si creano pezzi più puliti e riproducibili.

• Vantaggi: pezzi di qualità superiore con difetti ridotti, compresa la porosità, caratteristiche meccaniche superiori e resistenza del materiale.
• Applicazioni: Componenti nel settore aerospaziale, nei dispositivi medici e nei componenti per uso finale, dove sono richieste precisione dimensionale e resistenza.

4. Colata a schiacciamento

La colata in pressione è una combinazione di colata e forgiatura. Le due operazioni si fondono nell'iniettare alluminio fuso in uno stampo ad alta pressione, ma anche nel sottoporre lo stampo a un'ulteriore pressione durante il raffreddamento.

• Vantaggi: Il meglio del mondo della fusione e della forgiatura, perché ha una buona resistenza e un'ottima finitura superficiale, ed è quindi utile in aree altamente sollecitate.
• Applicazioni: Parti di automobili che richiedono una combinazione di resistenza e forma complessa, come le sospensioni e le ruote.

5. Colata di stampi permanenti

La colata in stampo permanente prevede l'utilizzo di stampi prodotti da metalli che possono essere utilizzati ripetutamente. A differenza della colata in sabbia, in cui gli stampi sono sacrificabili (cioè vengono utilizzati una volta sola), nella colata permanente è possibile utilizzare come stampo qualsiasi metallo, come l'acciaio, in grado di resistere al calore dell'alluminio fuso.

• Vantaggi: Possono essere più precisi dal punto di vista dimensionale e avere finiture superficiali più lisce rispetto alle fusioni in sabbia. Una buona scelta per la produzione di pezzi in quantità medio-alta.
• Applicazioni: Componenti di piccole e medie dimensioni per applicazioni automobilistiche e industriali, ad esempio staffe, alloggiamenti.

6. Fusione in sabbia di alluminio

Anche le fusioni in sabbia possono essere utilizzate per l'alluminio, anche se non comunemente come la pressofusione. In questo processo, viene colato uno stampo in sabbia e l'alluminio fuso viene versato nello stampo. Con gli stampi in sabbia si producono pezzi unici e bassi volumi.

• Vantaggi: È adatto per la produzione di pezzi grandi o complicati. È economica per la produzione di bassi volumi.
• Applicazioni: Autoveicoli e industrie marine, fusioni di grandi dimensioni in alluminio, ad esempio blocchi motore, alloggiamenti di pompe.

Requisiti del materiale per la pressofusione di alluminio

Per ottenere un componente di qualità e durevole, la pressofusione di alluminio richiede materiali speciali per ottenere i prodotti migliori. Le principali risorse necessarie per questo processo sono:

• Leghe di alluminio: It is essential to select an aluminium alloy because it plays a significant role in acquiring the required properties in the final product. Popular aluminum alloys die cast alloys are A380, A360, A383, ADC12, LM25, A356, etc. These alloys include good fluidity, strength and corrosion resistance. some of other special alloys still can be made accroding to customer requirement, such as 6061 or 6063. Contattateci if you need special aluminum alloy for your die casting products.
• Materiale dello stampo: The mould material commonly used in aluminium die casting is steel moulds (the dies used). Steel moulds are very durable and have a high strength to resist both high pressure and temperature. Tool steels such as H13, 8407, 8418 or 1.2343 ESR tend to be used for their thermal fatigue resistance and wear.
• Lubrificanti: Gli stampi sono lubrificati o le loro superfici sono trattate con agenti distaccanti in modo da ridurre o eliminare l'attrito tra lo stampo e il materiale colato e da evitare l'incollaggio del materiale colato all'interno dello stampo. Ciò garantisce un'espulsione fluida dei pezzi e prolunga la durata dello stampo.
• Forno: Deve esserci un forno che porti i lingotti di alluminio alla temperatura necessaria per iniettarli nello stampo (in genere tra 660 o C e 720 o C).
• Sistemi di iniezione: Lo stantuffo e la camera di iniezione devono essere costituiti da un sistema di materiali ad alta resistenza, poiché devono resistere alle alte pressioni a cui viene spinto l'alluminio fuso.

Se selezionati e controllati con cura, questi materiali sono in grado di produrre componenti pressofusi in alluminio di successo che si adattano perfettamente o possiedono le dimensioni, la resistenza e le finiture superficiali necessarie per qualsiasi settore.

Vantaggi della pressofusione di alluminio

• Geometrie complesse: È in grado di realizzare forme complesse con estrema precisione e con una minore necessità di recedere da elaborazioni extra.
• Elevato rapporto resistenza/peso: Una delle proprietà dell'alluminio, la sua leggerezza e resistenza, si presta a impieghi in cui il peso è un fattore importante.
• Resistenza alla corrosione: L'alluminio può acquisire naturalmente uno strato di ossido protettivo, che rende il metallo molto resistente alla corrosione.
• Eccellente conduttività termica ed elettrica: Si applica ai componenti che necessitano di una conduttività di qualità per quanto riguarda il calore o l'elettricità.
• Riciclabilità: Il processo di riciclaggio dell'alluminio è ecologico, poiché l'alluminio è scalabile al cento per cento.

Gli svantaggi della pressofusione di alluminio

• Costi elevati di attrezzaggio iniziale: They can be very expensive to design and make die casting molds to manufacture, especially for a complex part. So for HPDC process is not good option for low volume production requirement.
• Scelta limitata del materiale: Ciò è dovuto principalmente alla limitata applicabilità dei materiali, poiché la scelta è limitata principalmente all'alluminio e alle sue leghe, anche se altri materiali potrebbero non essere applicabili a questo processo.
• Problemi di porosità: Il gas può rimanere intrappolato nell'alluminio fuso, dissolvendo il gas nelle porosità e causando un vuoto nella colata.
• Vincoli di dimensione: Il componente o il pezzo fuso è limitato dalla capacità della macchina di pressofusione.

Usi della pressofusione di alluminio

In molti settori è la pressofusione di alluminio:

• Automotive die casting: Blocco motore, alloggiamenti della trasmissione e parti strutturali.
• Aerospace die casting: parti della struttura dell'aereo e del motore.
• Electronics die casting parts: Alloggiamenti, prodotti per apparecchiature elettroniche e dissipatori di calore.
• Beni di consumo: Attrezzature e potenza per la produzione alimentare.
• Industrial die casting components: Componenti idraulici e parti meccaniche.

Leghe per pressofusione di alluminio

Diverse leghe di alluminio sono normalmente disponibili in pressofusione:

• A380: Hanno una buona fluidità o tenuta alla pressione e si adattano bene a qualsiasi forma complessa.
• A360: Offre una buona resistenza alla corrosione, soprattutto se richiesta in ambienti marini.
• A413: Chiamato anche acciaio ad alta lavorabilità e ad alta resistenza, è utilizzato nei componenti automobilistici.
• B390: Ha un contenuto critico di silicio e presenta la migliore resistenza all'usura.

Tutte le applicazioni hanno esigenze diverse; di conseguenza, ogni lega ha proprietà diverse a seconda dell'applicazione, che inducono il produttore a scegliere il materiale più adatto.

Considerazioni sulla progettazione della pressofusione di alluminio

Ci sono diversi fattori da considerare per la progettazione di pezzi in pressofusione di alluminio:

• Spessore della parete: Lo spessore costante della parete garantisce un raffreddamento simile, riducendo le possibilità di difetti.
• Angoli di sformo: Le pareti dello stampo sono leggermente rastremate, in modo da poter rimuovere facilmente il pezzo fuso.
• Raggi e filetti: L'aggiunta di bordi arrotondati riduce la concentrazione delle tensioni e lo stampo viene riempito.
• Design del cancello: La progettazione delle paratoie prevede il loro corretto posizionamento per ottenere un flusso metallico uniforme e ridurre al minimo le turbolenze.
• Meccanismi di espulsione: In questo modo, è possibile progettare alcuni buoni sistemi di espulsione per evitare rotture del pezzo fuso e del processo di espulsione.

Il rispetto dei seguenti principi di progettazione consente ai produttori di rendere efficiente il processo di pressofusione e di creare componenti metallici di alta qualità.

Tendenze future della pressofusione di alluminio

L'industria della pressofusione di alluminio ha davanti a sé un futuro brillante grazie ai miglioramenti tecnologici, dei materiali e dei processi. Alcune nuove tendenze sono destinate a dominare il settore:

Automazione, robotica

Si ritiene che l'automazione avrà un'influenza positiva sull'aumento dell'efficienza e della coerenza del processo di pressofusione dell'alluminio. L'uso della robotica e dei sistemi automatizzati è in aumento nel processo di colata per svolgere alcune attività come la movimentazione degli stampi, la rimozione dei pezzi e l'ispezione. Oltre a ridurre i costi di manodopera, ciò offrirà anche un maggior grado di precisione ed eliminerà le possibilità di errore umano.

Stampa 3D e prototipazione rapida

C'è anche l'impatto delle tecnologie di stampa 3D nel settore della pressofusione. Grazie alla stampa 3D, è possibile effettuare la prototipazione rapida per dare ai produttori più tempo per verificare e migliorare la progettazione di parti deboli prima di intraprendere la prototipazione della produzione su scala reale. In questo modo si risparmia sul time-to-market e gli stampi di pressofusione prodotti alla fine sono ottimizzati.

Alleggerimento / Sostenibilità

Con un numero sempre maggiore di aziende che si concentrano sui processi di alleggerimento, soprattutto nell'industria automobilistica e aerospaziale, la pressofusione di alluminio si sta affermando come una necessità. C'è una crescente necessità di utilizzare componenti leggeri ma resistenti e l'alluminio, con il suo ottimo rapporto forza-peso, si adatta perfettamente alle applicazioni. Questo comporta un grande interesse per la sostenibilità, che si concentra maggiormente sull'utilizzo di sostanze riciclabili e sulla riduzione degli sprechi durante la colata.

Innovazione dei materiali e delle leghe

La pressofusione di alluminio si sta sviluppando con l'avvento di nuove leghe di alluminio e materiali ibridi. I materiali offrono proprietà migliorate, come un'usura più debole, una maggiore resistenza e una buona conducibilità termica. Ciò si traduce in nuove applicazioni della pressofusione in settori ad alte prestazioni come l'elettronica, l'automotive e l'industria delle energie rinnovabili.

Problemi e soluzioni nella pressofusione di alluminio

Sebbene la pressofusione di alluminio offra diversi vantaggi, presenta anche delle sfide che i produttori devono affrontare per ottimizzare il processo:

1. Problemi di porosità

L'integrità del prodotto finale può essere indebolita anche dalla porosità o dalle sacche d'aria contenute nel getto. Per ovviare a questo problema, i produttori sono ricorsi al controllo della temperatura e della pressione del metallo durante l'iniezione. Inoltre, la pressofusione sottovuoto, che prevede l'utilizzo del vuoto durante il processo di iniezione, elimina l'aria intrappolata e riduce al minimo la porosità.

2. Costi di attrezzaggio

L'avviamento di stampi di alta qualità può essere costoso, soprattutto quando i pezzi sono complicati o quando si tratta di un progetto a basso volume. Nel tentativo di contenere i costi di attrezzaggio, i produttori stanno introducendo tecnologie avanzate per la costruzione di stampi, tra cui la stampa tridimensionale degli stampi e il processo di utilizzo di materiali per stampi più economici, in grado di subire il maggior numero di cicli possibile senza essere distrutti.

3. Restringimento e deformazione

L'alluminio, raffreddandosi e solidificandosi, ha la tendenza a ritirarsi, con conseguente deformazione o dimensioni errate. Il processo di colata deve essere ben controllato per risolvere questa difficoltà, cioè la colata deve avere i migliori tassi di raffreddamento e la migliore composizione dei materiali. A queste possono seguire operazioni successive alla colata (trattamento termico o lavorazione) per continuare a mettere a punto la geometria e le caratteristiche del pezzo.

GC Precision Mould: Il partner affidabile per la qualità

GC Precision mould può essere il vostro fornitore affidabile di una produzione di precisione superiore che si concentra su pressofusione di alluminiolavorazione e stampaggio a iniezione di metalli. L'esperienza e la dedizione all'eccellenza ci hanno permesso di ottenere per anni componenti affidabili e dalle prestazioni eccellenti, che hanno creato la nostra reputazione di lunga data di produttori di componenti di alta qualità e progettati con precisione per l'industria automobilistica, aerospaziale ed elettronica, solo per citarne alcune. Operando come fornitore orientato alla qualità e affidabile, GC Precision mould si impegna a fornire soluzioni innovative e convenienti per ogni prodotto che richiede precisione e affidabilità. Disponiamo di una tecnologia superiore e di dipendenti qualificati, che motivano i clienti a ricorrere ai nostri servizi quando necessitano di servizi e prodotti di alta qualità.

Conclusione

La pressofusione di alluminio è parte integrante dell'industria manifatturiera moderna perché consente di ottenere elevati livelli di precisione, di produrre parti complesse e di realizzare componenti leggeri ma resistenti. A causa della crescente pressione per ottenere prestazioni migliori, ridurre l'impatto ambientale e aumentare la velocità di produzione, la pressofusione di alluminio continuerà a essere un processo chiave. L'ulteriore sviluppo della tecnologia, dei materiali e dell'automazione ha garantito che questa tecnica di produzione rimanga efficiente e in grado di soddisfare le esigenze concorrenti di diversi settori industriali.

La pressofusione dell'alluminio troverà un modo per svilupparsi ulteriormente, tenendo conto delle questioni relative ai costi di attrezzaggio, alla porosità, e mettendosi al passo con l'innovazione della stampa 3D e con le tendenze della produzione sostenibile, mantenendo la sua statura come uno dei processi fondamentali della produzione high-tech a livello globale.

Domande frequenti

1. Quali sono le industrie servite da GC Precision Mould?

Automobili, aerospazio, elettronica e telecomunicazioni sono alcuni dei settori a cui GC Precision Mould si rivolge. L'azienda si occupa di produrre servizi di pressofusione e stampi di alta qualità per i clienti di questi settori, garantendo così la precisione e la durata di tutti i prodotti.

2. Quali sono i servizi di GC Precision Mould?

GC Precision Mould offers one stop services die casting manufacturing, which include the development of prototypes, the design of moulds, production in large numbers, finishing of the surface, and assembly. They have the knowledge of die casting and mould installations, thus, they provide measurement-accurate components applicable to different applications.

3. Quando ha aperto GC Precision Mould?

GC Precision Mould was founded in 1999, and it has more than 20 years in the die casting sector. They have wide experience and applications in their services of quality dies and mould solutions, and this has made them one of the best manufacturers of die casting parts and mould solutions in China.