Producción de fundición - Ningbo Hexin, Zhejiang, centrada en la fundición a baja presión, fundición por gravedad, fabricación de moldes de fundición a presión, planta de fundición de aluminio

¿Qué es la fabricación de moldes a presión (fundición a alta presión, fundición por gravedad, fundición a baja presión)?

Fundición inyectada a alta presiónEl líquido metálico es impulsado por el punzón de inyección por compresión para llenar la cavidad de precisión a gran velocidad con una velocidad de la compuerta interior de 50~100m/s y una presión específica de ≥70MPa, y el tiempo de llenado es de sólo 0,01~0,2 segundos, y las piezas de pared delgada con alta precisión de CT4~6 se obtienen después de la solidificación; sin embargo, debido a la dificultad para descargar completamente el gas de la cavidad, hay agujeros de aire difusos en la fundición, que no son capaces de someterse al tratamiento térmico de solución, y la tasa de alargamiento de δ＜5%.

fundición a baja presiónEl aire comprimido seco (0,02~0,08MPa) actúa sobre la superficie líquida del crisol sellado, impulsando el líquido metálico para llenar el molde de abajo a arriba a lo largo del sistema de vertido a través del tubo de líquido ascendente, y la velocidad de llenado puede controlarse a 0,05~0,5m/s; el proceso de cristalización aplica la presión de preservación de la presión (0,1~0,3MPa) para forzar la contracción, y obtiene la fundición de organización densa y sin porosidad involutiva, que puede tratarse térmicamente a T6, y la resistencia a la tracción ≥300MPa, alargamiento δ hasta 7%~12%. Resistencia a la tracción ≥300MPa, alargamiento δ hasta 7%~12%.

fundición gravitacionalEl líquido metálico sólo depende de la energía potencial gravitacional generada por la cuchara de colada para llenar el molde metálico o el molde de arena de resina, y el patrón de flujo está determinado por los parámetros geométricos del sistema de colada; mediante la configuración de los elevadores para lograr la solidificación y la contracción secuenciales, la tendencia a la contracción de las piezas de pared gruesa es baja, y la hermeticidad de la colada puede alcanzar el Grado Ⅰ (sin fugas en 30 segundos de presión de mantenimiento de 0,02MPa), pero las tolerancias dimensionales suelen ser sólo CT7~10, y las tolerancias de mecanizado son grandes.

Proceso de producción de piezas fundidas de aleación de aluminio

He Xin Moulding cuenta al mismo tiempo conFundición a presión a alta presión, fundición a baja presión, fundición por gravedadLos tres procesos principales de fundición de aleaciones de aluminio abarcan desde piezas pequeñas y de precisión de unas pocas decenas de gramos hasta piezas estructurales de tamaño mediano y grande de varias decenas de kilogramos. Estos tres procesos presentan diferencias fundamentales en cuanto al mecanismo de llenado del molde, la calidad metalúrgica, la precisión dimensional y los casos de aplicación; la elección del proceso de fundición adecuado determina directamente las características de la pieza.Densidad interna, propiedades mecánicas, margen de mecanizado y coste total. A continuación se ofrece una referencia técnica para la selección de modelos de ingeniería desde tres perspectivas: los principios del proceso, los parámetros clave y los límites de aplicación.

Principios de selección:La fundición a presión a alta presión busca la eficiencia y la precisión en las paredes delgadas; la fundición a baja presión, una estructura densa y la capacidad de tratamiento térmico; y la fundición por gravedad, un bajo coste y flexibilidad para lotes pequeños. No existe un "proceso óptimo", sino únicamente la solución tecnológica que mejor se adapta a los requisitos del producto.

Comparación de tres técnicas de fundición

Fundición a alta presión (HPDC)

Velocidad de llenado50-100 m/s

Tiempo de llenado0,01~0,2 s

Presión relativa≥70 MPa

Tolerancias dimensionalesNiveles CT 4 a 6

Alargamiento δ< 5%

tratamiento en caliente (por ejemplo, del metal)No soluble en estado sólido

El metal fundido, impulsado por el pistón de inyección a alta velocidad, llena las cavidades de precisión; tras la solidificación, se obtienen piezas de paredes delgadas y alta precisión. Sin embargo, debido a la dificultad para expulsar completamente los gases de la cavidad, las piezas fundidas suelen presentar poros difusos, lo que impide realizar un tratamiento térmico de solidificación y da lugar a un bajo porcentaje de alargamiento. Es adecuado para piezas de gran volumen, de paredes delgadas y formas complejas, cuyos requisitos de propiedades mecánicas no sean extremadamente exigentes.

Fundición a baja presión (LPC)

Velocidad de llenado0,05-0,5 m/s

Presión de llenado0,02-0,08 MPa

Presión de mantenimiento0,1-0,3 MPa

resistencia a la tracción≥300 MPa

Alargamiento δ7%~12%

tratamiento en caliente (por ejemplo, del metal)Apto para tratamiento T6

El aire comprimido seco impulsa el llenado del molde con metal fundido en un flujo laminar de abajo hacia arriba; el proceso de llenado es suave y controlable, sin poros de arrastre. Durante la fase de mantenimiento de la presión se realiza una contracción forzada, lo que permite obtener piezas de fundición de alta calidad con una estructura densa y aptas para el tratamiento térmico. Es adecuado para componentes de seguridad y estructurales que exigen altos niveles de estanqueidad, resistencia y elongación.

Fundición por gravedad (GDC)

Energía de recargaEnergía potencial gravitatoria

Tipo de moldeMoldes metálicos / Moldes de arena resina

Tolerancias dimensionalesNiveles CT7-10

herméticoNivel I

Métodos de reducciónSolidificación secuencial de los conductos de colada

Coste del moldebajar (la cabeza)

El metal fundido llena la cavidad únicamente gracias a la energía potencial gravitatoria generada por la inclinación de la cubeta de colada, y la dinámica del flujo de llenado viene determinada por los parámetros geométricos del sistema de colada. La solidificación secuencial y la compensación de la contracción se llevan a cabo a través de los conductos de colada, lo que reduce la tendencia a la contracción y la porosidad en las zonas de paredes gruesas y proporciona una excelente estanqueidad. Es adecuado para piezas fundidas de pequeñas series, con grandes diferencias en el espesor de las paredes o con requisitos elevados en cuanto al aspecto.

Comparación global de los parámetros de proceso

dimensión de comparación	Fundición a alta presión (HPDC)	Fundición a baja presión (LPC)	Fundición por gravedad (GDC)
Mecanismo de llenado	Llenado turbulento a alta velocidad	Llenado por fondo con flujo laminar	Llenado por gravedad desde arriba/desde abajo
Espesor de pared típico	1-6 mm	3-15 mm	4-30 mm
Poros internos	Poros difusos, inevitables	Poros sin implicación	Una cantidad pequeña, controlable
tratabilidad térmica	No apto T6 (poros y burbujas)	Compatible con T6/T7	Compatible con T6/T7
Precisión dimensional	CT4-6 (máximo)	CT5-7	CT7-10
rugosidad superficial	Ra 3,2~6,3 μm	Ra 6,3-12,5 μm	Ra 12,5-25 μm
Resistencia a la tracción (A356-T6)	— (No apto para tratamiento térmico)	≥300 MPa	≥280 MPa
Alargamiento (A356-T6)	-	7%~12%	5%~8%
Vida útil del molde	Entre 80 000 y 150 000 ciclos	Entre 30 000 y 50 000 ciclos de moldeo	Entre 20 000 y 100 000 ciclos
Coste por pieza del molde	高	medio	Bajo~medio
lote económico	≥5.000 unidades al año	≥1 000 unidades al año	≥100 unidades al año
aplicación típica	Carcasas de pared delgada, conectores	Llantas, culatas y piezas estructurales	Colectores, cuerpos de bomba, piezas de pared gruesa

Proceso completo de producción de fundición

Independientemente del proceso de fundición que se elija, la producción de Hexin sigue los siguientes procedimientos estandarizados, lo que permite un control de calidad a lo largo de toda la cadena, desde el diseño del molde hasta la entrega del producto final:

Diseño y fabricación de moldes

Realización de modelos 3D y análisis CAE de flujo de material a partir de los planos del producto, optimización del sistema de colada y de la disposición de las vías de ventilación, fabricación de moldes de fundición de alta precisión y realización de pruebas de validación.

Fusión y colada

Se introducen lingotes de aleación de aluminio en las proporciones correspondientes a cada tipo de aleación, se funden en un horno eléctrico controlando estrictamente la temperatura del aluminio fundido (±5 °C) y, tras el proceso de desgasificación y refinado, se lleva a cabo la colada o la inyección a presión según los parámetros del proceso.

Postprocesamiento y limpieza

Una vez enfriadas las piezas fundidas, se eliminan los canales de colada, los conductos de alimentación y las rebabas, y se someten a un tratamiento de chorro de arena o de granalla para eliminar la capa de óxido de la superficie, con el fin de proporcionar una base limpia para el posterior mecanizado CNC o el tratamiento superficial.

control de calidad

Se llevan a cabo inspecciones visuales, comprobaciones dimensionales, ensayos de detección de defectos por rayos X (para componentes de seguridad), pruebas de estanqueidad y controles aleatorios de las propiedades mecánicas; los productos que superan estas pruebas pasan al mecanizado CNC o al embalaje y envío.

Capacidad de producción de Hexin Foundry

Línea de producción de fundición a baja presión

Cuenta con dos máquinas de fundición a baja presión, capaces de producir piezas de aleación de aluminio con un peso unitario de entre 0,5 y 25 kg; su capacidad de producción anual permite satisfacer pedidos de volumen medio y grande, y admite aleaciones como A356, ZL101 y ZL104.

Línea de producción de fundición por gravedad

Cuenta con 2 máquinas de fundición por gravedad inclinada y 6 máquinas de núcleos de arena, lo que permite procesar piezas fundidas con estructuras internas complejas; admite dos tipos de moldes —de metal y de arena resinada—, lo que ofrece una gran flexibilidad para adaptarse a las necesidades de lotes pequeños y prototipos.

Fabricación propia de moldes

Centro de mecanizado CNC + máquina de electroerosión (EDM) para la fabricación propia de moldes de fundición; el ciclo de desarrollo de los moldes es de entre 15 y 25 días, lo que permite realizar reparaciones rápidas y cambios de diseño, reduciendo así los costes de comunicación con los proveedores externos.

Control de calidad en todo el proceso

Desde el análisis espectral de los lingotes de aluminio a su llegada a la planta, pasando por el registro de las temperaturas durante el proceso de fundición y la inspección por rayos X de las piezas fundidas, hasta la inspección tridimensional completa de las dimensiones de los productos acabados, los datos de los procesos clave son trazables, lo que cumple con los requisitos del sistema de calidad del sector de los componentes de automoción.

Planta de fundición de aleaciones de aluminio: la máquina de fundición a baja presión está vertiendo aleación de aluminio fundida; el mantenimiento de la presión y la compensación de contracción permiten obtener piezas fundidas densas.

En la planta de fundición a baja presión de He Xin, el aluminio fundido se vierte en el molde en un flujo laminar de abajo hacia arriba, lo que da lugar a una estructura densa y sin poros.

Problemas técnicos habituales en la selección de procesos de fundición

P: ¿Cómo se elige entre la fundición a presión de alta presión y la de baja presión? ¿Cuál es más económica?

En cuanto al coste unitario, la fundición a presión de alta presión resulta más ventajosa en grandes volúmenes de producción (demanda anual ≥ 5.000 unidades), ya que ofrece el coste unitario más bajo una vez amortizado el molde; el coste del molde de fundición a baja presión se sitúa en un nivel intermedio, por lo que resulta adecuado para una demanda anual de entre 1.000 y 5.000 unidades; el coste del molde de fundición por gravedad es el más bajo, por lo que resulta adecuado para pedidos de lotes pequeños con una demanda anual de entre 100 y 1.000 unidades. Sin embargo, el coste no es el único factor a tener en cuenta: si las piezas requieren un tratamiento térmico T6 para mejorar sus propiedades mecánicas, o si se trata de componentes de seguridad con requisitos elevados de estanqueidad, solo se puede optar por la fundición a baja presión o la fundición por gravedad, ya que la fundición a alta presión no cumple los requisitos debido a la presencia de poros internos.

P: ¿Por qué las piezas fundidas mediante fundición a baja presión tienen mayor resistencia que las obtenidas mediante fundición a alta presión?

Las diferencias clave residen en dos puntos: ① La fundición a baja presión utiliza un llenado por flujo laminar, por lo que el aluminio fundido se vierte de forma uniforme de abajo hacia arriba, sin arrastrar gases, y la pieza fundida no presenta poros internos; ② El mecanismo de mantenimiento de presión y compensación de contracción de la fundición a baja presión permite que la pieza fundida reciba un aporte continuo de aluminio fundido durante el proceso de solidificación, lo que elimina los defectos de contracción. Por el contrario, el llenado turbulento a alta velocidad de la fundición a presión de alta presión provoca que los gases del molde se mezclen con el aluminio fundido, formando poros difusos, y no permite el endurecimiento mediante el tratamiento térmico T6. Por lo tanto, con un material de la misma cota (como el A356), la resistencia a la tracción tras la fundición a baja presión + tratamiento T6 puede alcanzar ≥300 MPa, mientras que en las piezas de fundición a alta presión suele situarse solo entre 180 y 220 MPa.

P: Las piezas fundidas mediante fundición por gravedad tienen un acabado rugoso, ¿se pueden utilizar directamente como piezas estéticas?

La rugosidad superficial de la fundición por gravedad (especialmente la fundición en molde de arena) suele situarse entre Ra 12,5 y 25 μm, lo que no resulta ideal para piezas destinadas directamente a la presentación. Sin embargo, es posible mejorarla de las siguientes maneras: ① Utilizando moldes metálicos en lugar de moldes de arena, con lo que la rugosidad superficial puede reducirse hasta un valor de Ra de entre 6,3 y 12,5 μm; ② Sometiendo la pieza a un tratamiento de chorro de arena o granallado tras la fundición, para obtener una superficie mate uniforme; ③ Si se requiere un acabado de alto brillo, las piezas fundidas pueden someterse a mecanizado CNC y, posteriormente, a pulido, anodizado o galvanizado. Si los requisitos estéticos son muy exigentes y no es posible realizar un mecanizado posterior, se recomienda evaluar la opción de la fundición a baja presión.

P: ¿Puede He Xin encargarse tanto de la producción de piezas fundidas como del posterior mecanizado CNC?

Sí. El taller de fundición de Hexin está situado junto al taller de mecanizado CNC, lo que le permite contar con una capacidad de fabricación integrada que abarca todo el proceso, desde el diseño de moldes hasta la producción de fundición, pasando por el tratamiento térmico, el mecanizado de precisión CNC, el tratamiento de superficies y el embalaje del producto. El cliente solo tiene que proporcionar los planos del producto final, sin necesidad de coordinar por su cuenta a dos proveedores distintos para la fundición y el mecanizado, lo que reduce los costes de comunicación y los riesgos de entrega. La fase de mecanizado CNC garantiza que la precisión de las superficies de acoplamiento clave alcance el grado IT7 (±0,015 mm).

¿No sabes qué proceso de fundición es el más adecuado para tu producto?

Envíenos los planos y los requisitos técnicos de su producto; nuestros ingenieros realizarán una evaluación de la viabilidad del proceso en un plazo de 24 horas y le recomendarán la mejor solución de fundición, junto con un presupuesto.

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