Cos'è la fusione del metallo?
Gestisco una cella di pressofusione presso ABIS a Shenzhen. Lo facciamo dal 2007. Produciamo alloggiamenti di trasmissione e custodie per motori EV, principalmente in alluminio A380.
La fusione del metallo significa versare il metallo liquido in uno stampo e lasciarlo congelare. La pressofusione è un modo per farlo. Utilizziamo stampi in acciaio e spingiamo il metallo esercitando molta pressione. Le parti escono quasi pronte per la spedizione.
Muore
Lo stampo è costituito da due blocchi di acciaio fissati alla macchina. Una parte resta ferma. L'altro lato si muove avanti e indietro sui tiranti. Quando si chiudono, all'interno c'è una cavità a forma di parte.
I nostri stampi provengono dal nostro negozio di utensili qui a Shenzhen. Un nuovo stampo dell'alloggiamento della trasmissione costa circa $ 180.000. Ci vogliono quattro mesi per costruire. L'acciaio è H13, trattato termicamente a circa 44 Rockwell. Otteniamo 150.000 colpi da uno stampo di alloggiamento prima che la linea di giunzione inizi a lavarsi e dobbiamo inviarla per la riparazione.
Macchine
Gestiamo macchine da 80T fino a 1600T. Camera fredda. Il manicotto si trova all'esterno del forno perché l'alluminio mangia l'acciaio se lo lasci immerso. Un robot inserisce il metallo nella manica, lo stantuffo lo spinge nello stampo. L'intera ripresa dura forse 40 millisecondi.
La camera calda è diversa. Il collo d'oca rimane nella pentola. Funziona con lo zinco perché lo zinco non attacca l'acciaio come fa l'alluminio. Ho lavorato in un negozio di zinco a Dongguan nel 2004. Le macchine erano più piccole, il ciclo era più veloce, ma le parti erano minuscole maniglie delle porte e tiralampo. Non come quello che facciamo adesso.
Il tiro
Tutti parlano di tre fasi. Scatto lento, scatto veloce, intensificazione. In realtà, passi la maggior parte del tuo tempo a scherzare con il punto di transizione. Se lo muovi troppo presto, ti vengono i brividi. Troppo tardi, il metallo sta già iniziando a sfaldarsi nel corridore.
La nostra macchina 1600T funziona a 1.850 psi con l'intensificazione della cassa del motore. L'ingegnere di processo l'ha impostato quando abbiamo avviato il lavoro. Non l'ho mai toccato. Lo scatto lento è di 0,15 m/s, lo scatto veloce arriva a 4,2 m/s. Quei numeri sono bloccati nella ricetta.
Spruzzatura
Tra uno scatto e l'altro, un robot spruzza lubrificante sulla fustella. Roba a base d'acqua-, bianco latte. Gli ugelli colpiscono tutte le tasche profonde e i nuclei. Lo spray raffredda la matrice e lascia una pellicola in modo che il getto venga rilasciato pulito.
Se le testine di spruzzatura si intasano, lo saprai allo scatto successivo. La parte si attacca. Quindi lo estrai con un piede di porco e rimuovi la saldatura dalla faccia dello stampo. L'ho fatto più volte di quante voglia contare.
Rifilatura
La parte esce con un biscotto, guide e troppopieni attaccati. Lo facciamo passare attraverso una pressa di rifilatura da 200 tonnellate. La fustella taglia tutto in un colpo solo. I rottami finiscono in un contenitore e tornano alla fornace.
Alcune piante usano le seghe. L'abbiamo provato su un lavoro di prototipo. Più lento, ma non è necessario costruire uno stampo di rifinitura. Per quanto riguarda il volume di produzione, la pressa rifilatrice è l’unico modo.
Cosa viene dopo
La maggior parte delle nostre parti vanno al CNC. Lasciamo materiale sulle superfici di montaggio e sulle posizioni dei fori. Da lì lo prende la cella di lavorazione.
Il test di tenuta avviene dopo la lavorazione. L'alloggiamento viene tappato e pressurizzato. Se mantiene 3 bar per 30 secondi, passa. La porosità è il killer. Anche un percorso stenopeico attraverso il muro fallisce il test. Impregniamo circa l'8% dei nostri getti per sigillare la microporosità.
Difetti
Le chiusure fredde sembrano linee sulla superficie dove due fronti metallici si sono incontrati e non si sono fusi. Di solito significa che lo stampo è troppo freddo o che il tempo di riempimento è troppo lento.
La porosità si presenta ai raggi X-come piccole macchie scure. L'idrogeno nella fusione ne provoca un tipo. Il restringimento delle sezioni spesse ne provoca un altro. Degassiamo con argon e manteniamo il metallo a circa 1.280 gradi F. Otteniamo ancora un po' di porosità. Fallo sempre.
La saldatura a stampo avviene quando l'alluminio si salda all'acciaio. Succede nei punti caldi dove il lubrificante brucia. Lo vedrai sui nuclei che si attaccano alla cavità. L'unica soluzione è estrarre la fustella e lucidarla.
Perché la pressofusione
Spediamo 1.400 alloggiamenti di motori al giorno con due celle. Il tempo di ciclo è di 72 secondi da cancello a cancello. Le parti pesano 14 libbre ciascuna. Prova a realizzare così tante parti di quelle dimensioni con qualsiasi altro processo. La forgiatura non può eseguire la geometria interna. La fusione in sabbia è troppo lenta e la superficie è ruvida. La lavorazione della billetta sprecherebbe l'80% del metallo.
La pressofusione ha senso quando sono necessarie molte parti complesse in alluminio. Gli strumenti costano soldi veri. Le macchine costano soldi veri. Ma una volta che sei in esecuzione, il prezzo al pezzo è difficile da battere.