Processo e princípio da fundição por pressão diferencial

O que é a fundição por pressão diferencial?

fundição diferencial(também conhecida como fundição de contrapressão), é o metal líquido na pressão diferencial, enchendo a uma certa pressão antes da fundição, cristalização, solidificação e obtenção de peças fundidas de um método de processo. Trata-se defundição a baixa pressãoCombinação de dois processos, cristalização e solidificação sob pressão.

O processo pode basear-se na forma da peça fundida, nos requisitos do processo e nas caraterísticas da peça fundida, ajustar a pressão na cavidade, de modo a que o metal líquido seja controlado para fluir para a peça fundida, e sob a condição de não alterar o estado da força de fundição, de modo a que a peça fundida seja solidificada a uma pressão mais elevada, a fundição é difícil de utilizar outros métodos de conformação para produzir peças fundidas de alumínio complexas, de paredes finas e inteiras, para resolver a tecnologia de fundição, uma chave importante!.

Princípio de funcionamento da fundição por pressão diferencial.

O molde é colocado no cilindro de pressão superior, o forno de cadinho é colocado no cilindro de pressão inferior, os cilindros de pressão superior e inferior são separados por um espaçador e o tubo de elevação de líquido liga o molde ao forno de retenção.

   Os métodos de enchimento de líquidos metálicos são:
1) Método de pressurização:
2) Lei de Redução do Stress:

Caraterísticas do processo de fundição por pressão diferencial:

Uma vez que o líquido metálico da fundição por pressão diferencial se encontra sob um determinado enchimento de pressão, há uma série de factores que conduzem à obtenção de peças fundidas de alta qualidade.
(1) A velocidade de carregamento pode ser controlada; diferentes diferenças de pressão ⊿P-velocidade de carregamento podem ser obtidas para obter a velocidade de carregamento ideal;
(2) É possível obter a melhor qualidade do líquido de enchimento do molde e evitar inclusões estranhas no molde.
(3) Devido à cristalização e solidificação sob alta pressão, as condições de fundição são melhoradas, melhorando assim consideravelmente a densidade da peça fundida; a peça fundida pode ter até 0,25 mm de espessura localmente e tem um contorno claro.
(4) no período de preservação da pressão, a peça fundida ainda se encontra num estado de alta pressão, sob a ação da pressão externa, produzirá uma pequena quantidade de deformação plástica, reduzindo assim a "micro-encolhimento", melhorando as propriedades mecânicas da peça fundida; em comparação com a peça fundida a baixa pressão, a resistência à tração da peça fundida por pressão diferencial pode ser aumentada em 10-50 por cento, o alongamento pode ser aumentado em 25-50 por cento.
(5) A cristalização e a solidificação sob alta pressão podem aumentar a solubilidade do gás no líquido metálico, o que pode reduzir significativamente a fundição de defeitos de "porosidade" e "pinhole".
(6) Melhoria da qualidade da superfície de fundição ---- Devido à capacidade de ajuste da pressão diferencial ⊿P, portanto, é possível reduzir a "segregação a frio" e a "aderência mecânica da areia" através da pressão diferencial ⊿P;
(7) É possível o vazamento em atmosfera controlada;
(8) Facilita a mecanização e a automatização, aumenta a produtividade do trabalho, reduz os esforços de limpeza e melhora as condições de trabalho.

Comparação das propriedades mecânicas das ligas de alumínio entre a fundição sob pressão diferencial e a fundição a baixa pressão

Método de fundição	propriedade mecânica	ZL101		ZL102
		Espessura da parede 5mm	Espessura da parede 20mm	Espessura da parede 5mm	Espessura da parede 20mm
fundição diferencial	Resistência à tração σb/Mpa	171	190	190	184
	Alongamento na rutura δ/%	8.0	7.2	6.5	6.5
fundição a baixa pressão	Resistência à tração σb /Mpa	171	132	168	143
	Alongamento na rutura δ/%	4.0	2.0	4.0	2.0

Conceção estrutural de equipamentos de fundição sob pressão diferencial

O equipamento de fundição por pressão diferencial tem três componentes principais: estrutura principal, controlo da pressão, fornecimento de ar 

                

Perfil do equipamento de fundição por pressão diferencial

1) Conceção do reservatório de pressão: secção da cabeça
2) Mecanismo de bloqueio
3) Método de insuflação: sistema de controlo pneumático e respectivos dispositivos auxiliares

Conceção do processo de fundição por pressão diferencial

1) Seleção da posição de fundição
Estabelecer a posição de vazamento, para fazer a fundição de longe da primeira solidificação do jito, a última solidificação do jito, para alcançar a solidificação da sequência de fundição, muitas vezes a fundição de peças de paredes finas longe do jito, de modo que o metal líquido é introduzido a partir da parede grossa, e a posição de fundição de fundição de baixa pressão é a mesma que a seleção da escolha da localização do vazamento.
2) Subsídio de maquinagem e subsídio de processo
Para peças fundidas com espessura de parede uniforme, de modo a obter uma solidificação sequencial na direção da comporta, é possível aumentar a margem de maquinação e os planos não maquinados podem ser utilizados com uma margem de processo, de modo a que a espessura da parede da peça fundida aumente na direção do canal de entrada.
3) Seleção do sistema de fundição
(1) Requisitos a cumprir por um sistema de fundição razoável
① Com a premissa de garantir o enchimento suave do líquido metálico, o enchimento deve ser rápido.
② Benéfico para o bloqueio e exaustão de escórias.
(iii) Favorece a solidificação sequencial das peças vazadas.
(2) Forma do sistema de fundição
Geralmente, utiliza-se o sistema de vazamento por injeção no fundo, as peças fundidas em liga de alumínio e magnésio utilizam frequentemente o sistema de vazamento aberto, para a altura das peças fundidas superior a 300 mm, pode escolher-se o sistema de vazamento do tipo fenda.
4) Risers e ferro frio
A fundição por pressão diferencial reforça efetivamente o encolhimento complementar do riser, pelo que, para juntas quentes espessas individuais, geralmente só é necessário utilizar o riser escuro. O ferro frio é frequentemente utilizado em conjunto com os tubos ascendentes e o jito para acelerar a taxa de arrefecimento da fundição nas juntas quentes locais, de modo a que as juntas quentes e a solidificação da parede de ligação adjacente ao mesmo tempo, a fim de atingir o objetivo de toda a solidificação sequencial da fundição.

Processo de vazamento de fundição por pressão diferencial

(1) Caraterísticas do processo de vazamento da fundição por pressão diferencial
A pressurização diferencial da fundição divide-se em 6 fases
0 a t1: fase de inflação
t1 a t2: Fase de equilíbrio da pressão
t2 a t3: Fase de levantamento do líquido
t3 a t4: fase de enchimento
t4 a t5: Nível de pressão de manutenção
t5 a t6: Fase de interconexão

Comparação dos métodos de aumento e de redução da pressão

Método de impulsão: A partir da curva caraterística, pode ver-se que a curva de impulsão a'b' tem uma segmentação deficiente e a velocidade de enchimento do metal líquido irá flutuar.
Método de descompressão: A secção ab representa uma pequena proporção de toda a curva e está muito próxima de uma linha reta, pelo que o líquido metálico sobe suavemente no método de descompressão.

Seleção dos parâmetros do processo

(1) Diferença de pressão de carga Δp
Pode ser calculado como p=HρK/10200
(2) Pressão de cristalização
Quanto maior for a pressão de cristalização, mais densa será a peça fundida e melhores serão as propriedades mecânicas da peça fundida. Pressão de cristalização e estrutura de fundição, caraterísticas de cristalização da liga e outros factores.
(3) Velocidade de elevação
Para manter o líquido metálico a subir suave e lentamente. Para evitar salpicos, o líquido deve ser levantado lentamente.
(4) Velocidade de carregamento
A velocidade de enchimento deve ser mais rápida do que a velocidade de subida do líquido, mas não deve ser demasiado rápida, para evitar a formação de inclusões secundárias. A velocidade de enchimento e a complexidade da peça fundida, a espessura da parede, o tamanho e o tipo de liga estão relacionados com o tipo de peça fundida utilizada.
(5) Tempo de espera
O tempo de retenção deve ser aproximadamente o mesmo que o tempo de solidificação da peça fundida. Tempo de espera e tamanho da peça fundida, espessura da parede, tipo de liga e pressão de cristalização. Quanto maior for a espessura da parede da peça fundida, maior será a gama de temperaturas de cristalização da liga e maior será o tempo de espera.
(6) Temperatura de vazamento
Pressão diferencial temperatura de vazamento da fundição do que a temperatura geralfundição gravitacionalPoderia ser mais baixo.alumínioA temperatura de vazamento pode ser tão baixa quanto 306 ～ 0 ℃.

Aplicações de fundição sob pressão diferencial

A fundição injectada diferencial é adequada, para além da areia disponível, pode também ser utilizada para o tipo de metal. A produção de uma única peça e de pequenos lotes pode ser efectuada em areia, a produção de grandes quantidades pode ser efectuada em metal. O peso das peças fundidas pode ser de menos de 1 kg a mais de 100 kg.
       Atualmente, o maior diâmetro de fundição da China é de 540 mm, a altura é de 890 mm, a espessura da parede é de 8 a 10 mm e as fundições de cabinas inteiras de paredes finas são muito complexas. As ligas disponíveis para fundição incluem liga de alumínio, liga de zinco, liga de magnésio, liga de cobre e aço fundido. As peças fundidas produzidas incluem carcaças de motores, válvulas, impulsores, cilindros, cubos de rodas, rodas de guia de tanques, cascos de navios, etc.

       As peças fundidas que são limitadas pela área de projeção ou pela espessura da parede numa máquina de fundição sob pressão podem ser produzidas por fundição sob pressão diferencial..