Che cos'è la pressofusione ad alta pressione?

Come funziona

La pressofusione ad alta pressione (HPDC) è un processo di produzione in cui il metallo fuso viene forzato nella cavità dello stampo sotto una pressione idraulica significativa. Il metallo riempie lo stampo ad alta velocità e viene trattenuto lì da una pressa pesante-fino al completamento della solidificazione. Una volta che la fusione si è raffreddata, la matrice si apre e il pezzo viene espulso. La trafila poi si richiude per il ciclo successivo. L'utensile stesso è costituito da due blocchi di acciaio temprato che formano la geometria della cavità quando fissati insieme.

Origini del processo

La pressofusione è apparsa per la prima volta a metà del{2}}1800 nel settore della stampa. Gli stampatori versavano una lega di piombo-stagno fusa in stampi di acciaio per produrre caratteri per macchine da stampa. Da lì, la tecnologia si è diffusa abbastanza rapidamente ad altri settori manifatturieri. Nel 1914, il processo iniziò a incorporare leghe di zinco e alluminio, materiali che ancora oggi dominano il settore. È interessante notare che la maggior parte delle leghe che utilizziamo oggi erano già state sviluppate a metà degli anni ’30.

Ripartizione del processo

Un tipico ciclo HPDC prevede quattro fasi principali: preparazione dello stampo, iniezione, espulsione e rifilatura. A seconda di ciò che stai realizzando, esistono varianti come la pressofusione sotto vuoto, le tecniche di-riempimento lento o la lavorazione del metallo semi-solido. Ecco come viene eseguito il processo standard:

Preparazione della matrice
Prima di ogni ciclo, gli operatori puliscono la fustella e la spruzzano con agente distaccante. L'agente distaccante svolge un doppio compito:-aiuta a controllare la temperatura dello stampo e impedisce che la fusione si attacchi quando è il momento di espellerla.

Iniezione di metalli
Esistono due modi per far entrare il metallo fuso nello stampo:

Macchine a camera caldafunzionano bene per metalli con punto di fusione inferiore come zinco, magnesio e piombo. Il meccanismo di iniezione rimane immerso nel bagno di metallo fuso. Uno stantuffo spinge il metallo attraverso un collo d'oca e nello stampo-l'intero sistema si surriscalda.

Macchine a camera freddagestire materiali con punto di fusione più elevato come alluminio e ottone. Il metallo viene versato con un mestolo o in un manicotto separato, quindi un pistone idraulico lo spinge nello stampo. Puoi impostarli orizzontalmente o verticalmente. Il magnesio può andare in entrambe le direzioni, anche se la camera calda tende a funzionare meglio per parti più piccole e complesse poiché le macchine a camera fredda hanno limiti di dimensione.

Le pressioni di iniezione in genere vanno da 1.500 a 25.000 PSI e il riempimento avviene in una frazione di secondo. Lo stampo deve rimanere bloccato sotto pressione durante la solidificazione-questo comprime eventuali gas intrappolati e compensa il ritiro man mano che il metallo si raffredda. Le macchine moderne possono fornire fino a 4.000 tonnellate di forza di serraggio per tenere tutto insieme.

Eiezione e ritaglio
Una volta che il metallo si è completamente solidificato, gli estrattori spingono la fusione fuori dalla cavità. Questi perni sono solitamente integrati nella metà mobile dello stampo e posizionati in modo da evitare di danneggiare la parte. Il passaggio finale è tagliare i cancelli, i corridori e qualsiasi bagliore. Questo viene fatto con matrici o seghe. Il materiale di scarto in genere ritorna nel forno per il lotto successivo.

Perché viene utilizzato l'HPDC

Rispetto ad altri metodi di fusione, la pressofusione ad alta pressione porta con sé alcuni vantaggi reali:

I tassi di produzione superano la fusione a bassa pressione o per gravità. L'iniezione ad alta-velocità consente di produrre rapidamente le parti, motivo per cui l'HPDC domina la produzione ad alti-volumi.

La precisione dimensionale e la finitura superficiale risultano eccellenti. Molte parti vengono direttamente assemblate senza lavorazioni secondarie, con un risparmio di tempo e denaro. La superficie liscia resiste bene anche alla placcatura. Inoltre, ottieni una microstruttura coerente e solide proprietà meccaniche in tutta la parte.

In alcuni casi, le sezioni delle pareti possono diventare incredibilmente sottili-fino a 0,40 mm o meno. È più sottile di quanto sia pratico con altri processi di fusione. Le pareti sottili riducono il peso e consentono di inserire inserti filettati, boccole e altri componenti durante il getto, riducendo le operazioni di assemblaggio a valle.

La flessibilità degli utensili significa che puoi fondere geometrie complesse in un solo colpo. Inoltre, gli stampi per pressofusione durano a lungo, quindi il costo degli utensili viene ammortizzato su un numero enorme di parti, riducendo i costi unitari.

Dove viene applicato

Automobilistico
Questo è di gran lunga il mercato più grande per HPDC. I blocchi motore, gli alloggiamenti della trasmissione, le coppe dell'olio, le staffe e i componenti strutturali come i sottotelai vengono tutti pressofusi in leghe di alluminio o magnesio.

Dispositivi medici
Strumenti chirurgici, pompe per infusione e alloggiamenti per apparecchiature di imaging sfruttano la pressofusione per una produzione leggera e di volumi elevati-.

Aerospaziale
L'industria aerospaziale ha bisogno di componenti complessi e di precisione e le capacità di automazione e le tolleranze ristrette dell'HPDC sono perfette. I componenti dei motori in lega di alluminio e magnesio provengono comunemente da operazioni di pressofusione.