pressofusione è la formazione di diversi componenti di una macchina, solitamente fondendo un materiale metallico e quindi utilizzando un'alta pressione per farlo passare attraverso una pressofusione. È una delle tecniche più diffuse nell'industria manifatturiera.
Ma con il continuo progresso nel panorama tecnologico, questa tecnica sembra essere carente in alcune aree delle sue funzionalità, e ciò ha portato all'adozione della pressofusione sotto vuoto. Questo articolo è un esame approfondito della pressofusione sotto vuoto, di come funziona e di come sfruttarla al meglio. Continua a leggere.
Cos'è la pressofusione sotto vuoto?
Pressofusione sotto vuoto, anche pressofusione senza gas, è un metodo di pressofusione convenzionale. Comprende tutte le tecniche coinvolte nella pressofusione che consiste semplicemente nel riempire una pressofusione o uno stampo con metallo fuso usando la pressione per formare una parte o un componente strutturato.
La differenza principale tra questo e la pressofusione tradizionale è l'aggiunta di un sistema di vuoto. Questo sistema rimuove aria e gas dallo stampo in preparazione e durante l'iniezione del metallo fuso.
Questo passaggio precedente contribuisce notevolmente a ridurre la porosità, impedendo così il passaggio di sostanze liquide indesiderate come l'acqua durante la produzione. Aiuta inoltre ad aumentare l'integrità strutturale delle parti e fornisce una finitura superficiale più liscia.
Processi di pressofusione sotto vuoto
Se si ha familiarità con il processi di pressofusione personalizzati, allora i passaggi successivi non dovrebbero risultarti estranei. Questo perché entrambi i processi sono molto simili, fatta eccezione per l'introduzione di un sistema di vuoto, di cui abbiamo parlato prima. Cominciamo subito!
Preparazione dello stampo
La fusione è la fase principale del processo di pressofusione sotto vuoto. Consiste nella creazione di una replica, ovvero un modello o un prototipo del pezzo finale desiderato, che viene poi utilizzato per creare uno stampo o una cavità.
La fusione è solitamente realizzata in acciaio per la sua malleabilità e l'elevata resistenza. In questa fase, è importante aggiungere un agente di rimozione nella cavità dello stampo per garantire una rimozione fluida della fusione dopo la produzione.
Fondere il metallo
Il passo successivo è ottenere ciò che desideri materiale metallico che potrebbe essere di leghe di alluminio, zinco, rame o magnesio e utilizzare un forno o un'altra tecnica di riscaldamento per sottoporli alla temperatura richiesta per portare il metallo allo stato fuso.
Creare un vuoto
Questa particolare procedura è ciò che differenzia completamente la pressofusione sotto vuoto dalla pressofusione tradizionale. Un sistema sotto vuoto viene utilizzato per aspirare l'aria e il gas intrappolati dalla pressofusione, riducendone la porosità.
Iniezione di metallo fuso
Il metallo caldo allo stato liquido o semiliquido viene quindi trasferito nella cavità dello stampo utilizzando l'alta pressione richiesta. L'iniezione viene eseguita sotto stretta supervisione per ridurre al minimo difetti quali chiusure a freddo, restringimenti e soffiature che potrebbero verificarsi a questo punto.
Solidificazione ed espulsione
Dopo l'iniezione, la cavità dello stampo viene tenuta da parte per il raffreddamento e l'indurimento. Questo processo dovrebbe essere eseguito sotto un sistema di raffreddamento regolato per evitare restringimenti o crepe che sono possibili difetti durante la solidificazione.
Quando il metallo fuso è completamente formato nel componente solidificato, viene espulso dal pressofuso. Grazie all'agente di rimozione applicato durante la preparazione dello stampo e all'operazione di vuoto eseguita, il processo di espulsione è semplice.
Ora che il calco è stato espulso con successo, potrebbe non essere in perfette condizioni e potrebbe richiedere qualche intervento di rifinitura e rifinitura.
Metalli utilizzati nella pressofusione sotto vuoto
Lega di alluminio
Il più usato lega di alluminio per pressofusione sono l'A356 e l'A380. L'A356 è utilizzato nell'industria aerospaziale per realizzare giranti, aeromobili, alloggiamenti per pompe, grazie alla sua elevata resistenza, leggerezza, buone proprietà di fusione e lavorazione.
Il grado di alluminio A380 identico all'ADC 10 è noto per la sua resistenza all'usura e le sue eccezionali proprietà meccaniche e di fusione. Utilizzato nella fabbricazione di scatole di ingranaggi, gusci di motori e parti di utensili.
in lega di magnesio
in lega di magnesio è adatto principalmente per la fusione di componenti strutturali che richiedono un elevato rapporto resistenza/peso, in particolare nell'industria aerospaziale, automobilistica ed elettronica. Ha un punto di fusione inferiore rispetto alla lega di alluminio, il che lo rende più eccellente in termini di consumo energetico durante il processo di riscaldamento.
Zinc Alloy,en
Lega Zamak 3 chiamata anche Lega di zinco 3 è comunemente impiegato negli Stati Uniti per la pressofusione grazie alle sue eccellenti proprietà fisiche e meccaniche. Offre una stabilità dimensionale a lungo termine e una buona finitura superficiale che rende la verniciatura, la placcatura e il rivestimento molto facili da applicare ai prodotti finali.
Lega di rame
Un esempio di questo è la lega rame-stagno, detta anche bronzo. Ha un'elevata resistenza alla corrosione, all'usura e all'acqua salata, e una capacità di carico che la rende adatta all'uso nell'industria marina per la fabbricazione di alberi pompa, corpi valvola e raccordi per navi.
Poiché il bronzo è una lega di rame e non è costituito da una grande quantità di zinco, non è soggetto ad arrugginirsi in ambienti difficili. Invece, macchie superficiali e scolorimenti possono essere puliti e rimossi con normali metodi di pulizia.
Vantaggi della pressofusione sotto vuoto
Ci sono molti vantaggi della pressofusione sotto vuoto ad alta pressione rispetto alla pressofusione tradizionale. Tra cui:
Porosità ridotta
La pressofusione sotto vuoto comporta l'estrazione di aria e gas da uno stampo prima dell'iniezione. Ciò consente il flusso costante del metallo fuso in ogni angolo e fessura della pressofusione, assicurando che nessuna parte rimanga vuota o con buchi.
Quando si verifica una riduzione dei pori durante la pressofusione, il prodotto finale ha sempre una finitura superficiale liscia. Inoltre, consente di effettuare il trattamento termico in modo più efficiente senza il rischio di ostruzione da aria intrappolata.
Parti di qualità migliorata
I componenti pressofusi sotto vuoto tendono ad avere pochissimi difetti e potrebbero non richiedere un post-processo. Di solito sono noti per esibire proprietà meccaniche e fisiche compatibili, come densità migliorata e integrità strutturale in tutte le parti del corpo.
Alta precisione e accuratezza
Questo è uno dei tanti vantaggi della pressofusione sotto vuoto rispetto alla pressofusione tradizionale. Consente la formazione di geometrie complesse e intricate, riempiendo accuratamente la cavità dello stampo con il metallo fuso, riducendo al contempo incongruenze e difetti.
È consigliato per applicazioni che richiedono componenti ad alte prestazioni, tolleranze ristrette e specifiche precise.
Maggiore resistenza e tenacità
La riduzione della porosità e dell'intrappolamento dell'aria durante il processo di pressofusione compensa l'aumento della resistenza dei componenti. Le parti sottoposte a pressofusione sotto vuoto possono facilmente subire trattamenti termici come saldatura e lavorazione senza difetti superficiali.
Applicazioni della pressofusione sotto vuoto
Automotive
A pressofusione sotto vuoto elevato Il sistema viene utilizzato nella produzione di componenti per automobili che richiedono accuratezza dimensionale, elevata precisione ed eccellenti caratteristiche meccaniche. Alcuni di questi componenti includono scatole del cambio, testate dei cilindri, componenti delle sospensioni, cruscotti e altre parti strutturali della carrozzeria.
Questo processo è ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica perché consente di produrre componenti identici, di elevata qualità e in grandi volumi, in modo omogeneo.
Aeronautico
La pressofusione sotto vuoto ad alta pressione dell'alluminio anodizzato può essere impiegata nella produzione di componenti aeronautici. Grazie alla sua elevata accuratezza e precisione, e alla capacità di creare design complessi, le parti formate utilizzando questo processo sono note per esibire un'eccellente durata e un'elevata resistenza.
Alcune parti degli aeromobili realizzate mediante pressofusione sotto vuoto includono sistemi di alimentazione, pale di turbine, condotti dell'aria e sistemi a pareti sottili.
Sensori e Dispositivi medicali
Quando si realizzano parti metalliche biocompatibili come il titanio, leghe di acciaio inossidabilee platino, tutti utilizzati nella produzione di impianti e dispositivi medici, è possibile applicare il processo di pressofusione sotto vuoto.
Beni di Consumo
Un vantaggio importante di questa tecnica che non può essere sopravvalutato è la capacità di creare design complessi e intricati con elevata precisione. Garantisce che, indipendentemente dalla forma del prototipo, il materiale fuso sia distribuito uniformemente, riducendo al contempo porosità e interferenze d'aria.
Il processo viene utilizzato nella produzione di giocattoli, attrezzature sportive, elettrodomestici da cucina e componenti hardware di consumo.
Difetti comuni che possono essere rimossi mediante pressofusione sotto vuoto
Porosità
La porosità è un difetto importante che si verifica durante la pressofusione. È l'intrappolamento di bolle d'aria in un getto e se non viene scoperto in tempo potrebbe portare alla comparsa di altri difetti. La pressofusione sotto vuoto viene utilizzata per eliminare il gas e l'aria intrappolati da uno stampo prima dell'iniezione del metallo fuso.
Riduce significativamente i vuoti interni e le sacche di gas nella parte finale formata. Questo processo aiuta anche ad aumentare la resistenza e la durata del componente, fornendo al contempo una finitura superficiale liscia.
Chiuse fredde
Le chiusure a freddo sono causate dalla fusione impropria di due flussi di metallo fuso, che provoca crepe o punti deboli e forma linee visibili sul materiale. Questo difetto può essere associato a bassa temperatura di fusione, bassa velocità di iniezione o sistema di gating scadente.
Esistono diversi modi per controllare e prevenire le chiusure a freddo, tra cui l'aumento della temperatura di fusione e della velocità di iniezione. Inoltre, la pressione controllata nella pressofusione sotto vuoto aumenta la fluidità del metallo e riduce la turbolenza durante l'iniezione.
Difetti di ritiro
Questo difetto è causato dal flusso incoerente del metallo fuso nel getto. Il restringimento si verifica anche se non si presta la dovuta attenzione durante il processo di solidificazione, perché è noto che i metalli contrastano dopo il raffreddamento.
Quindi, per evitare queste contrazioni e difetti di restringimento, è importante garantire un'adeguata configurazione del gating prima dell'iniezione. Inoltre, l'esecuzione di una pressofusione sotto vuoto aiuta a garantire che vi sia un flusso uniforme in ogni parte intricata del getto, riducendo così il restringimento.
Ci sono molti altri difetti che possono essere riscontrati durante la pressofusione. Tra cui inclusione, runout, misrun, deformazioni, scorie, blister, ecc. È essenziale conoscere tutto questo e le loro cause per garantire un processo di pressofusione efficiente e ottenere anche prodotti finali eccellenti.
Limitazioni della pressofusione sotto vuoto
Nonostante i suoi vantaggi rispetto ai tradizionali processi di pressofusione, la pressofusione sotto vuoto non è esente da limitazioni. Alcune delle quali sono elencate di seguito:
Incompatibilità con tutti i metalli
Proprio come la fusione tradizionale, la pressofusione sotto vuoto non può essere realizzata con tutti i metalli. Esistono particolari leghe metalliche adatte a questo processo, tra cui la lega di zinco, la lega di alluminio e la lega di magnesio.
Mentre i metalli ferrosi come l'acciaio tendono a reagire con il materiale dello stampo rendendoli meno adatti. Inoltre, la pressofusione sotto vuoto non può essere utilizzata in applicazioni che richiedono temperature molto elevate.
Costo elevato delle attrezzature
La produzione degli stampi per pressofusione e i costi di installazione iniziale possono essere molto elevati a causa del sistema di vuoto aggiuntivo costituito da diverse nuove valvole e pompe.
Richiede tempo
La pressofusione sotto vuoto è un processo un po' lento e tecnico. Richiede un monitoraggio e una supervisione costanti per completare una parte di un prodotto. Pertanto, non offre un'efficienza adeguata per la produzione di grandi quantità di parti.
Conclusione
La pressofusione sotto vuoto è una tecnica di produzione innovativa che migliora la parte metallica e fornisce una finitura superficiale liscia riducendo il tasso di porosità durante la fusione e aumentando le proprietà meccaniche di progetti complessi.
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