Produção de fundição - Ningbo Hexin, Zhejiang, concentra-se na fundição de baixa pressão, fundição por gravidade, fabrico de moldes de fundição sob pressão, fábrica de fundição de alumínio

O que é o fabrico de moldes sob pressão (fundição injectada a alta pressão, fundição por gravidade, fundição a baixa pressão)?

Fundição injectada a alta pressãoO líquido metálico é acionado pelo punção de injeção de compressão para preencher a cavidade de precisão em alta velocidade com uma velocidade de porta interna de 50 ~ 100m / se uma pressão específica de ≥70MPa, e o tempo de enchimento é de apenas 0,01 ~ 0,2 segundos, e as peças de paredes finas com alta precisão de CT4 ~ 6 são obtidas após a solidificação; no entanto, devido à dificuldade em descarregar completamente o gás da cavidade, existem orifícios de ar difusos na fundição, que não são capazes de sofrer o tratamento térmico da solução, e a taxa de alongamento de δ ＜ 5%.

fundição a baixa pressãoO ar comprimido seco (0,02 ~ 0,08MPa) atua na superfície líquida do cadinho selado, conduzindo o líquido metálico para encher o molde de baixo para cima ao longo do sistema de vazamento através do tubo de líquido ascendente, e a velocidade de enchimento pode ser controlada em 0,05 ~ 0,5m / s; o processo de cristalização aplica a pressão de manutenção da pressão (0,1 ~ 0,3MPa) para forçar a contração do enchimento, e obtém a fundição de organização densa e sem porosidade involucional, que pode ser tratada termicamente em T6, e a resistência à tração ≥300MPa, alongamento δ até 7% ~ 12%. Resistência à tração ≥300MPa, alongamento δ até 7%~12%.

fundição gravitacionalO líquido metálico depende apenas da energia potencial gravitacional gerada pela concha de vazamento para encher o molde de metal ou o molde de areia de resina, e o padrão de fluxo é determinado pelos parâmetros geométricos do sistema de vazamento; ele atinge a solidificação sequencial e o encolhimento por meio da configuração de risers, e a tendência de encolhimento e afrouxamento de peças de paredes espessas é baixa, e a estanqueidade da fundição pode atingir o grau Ⅰ (sem vazamento em 30 segundos de pressão de retenção a 0,02 MPa), mas as tolerâncias dimensionais são geralmente apenas CT7 ~ 10, e as permissões de usinagem são grandes.

Processo de produção de peças fundidas de liga de alumínio

A Hexin Moulding possui simultaneamenteFundição por injeção de alta pressão, fundição por baixa pressão, fundição por gravidadeAs três principais técnicas de fundição de liga de alumínio abrangem desde peças pequenas e de precisão, com algumas dezenas de gramas, até peças estruturais de média e grande dimensão, com algumas dezenas de quilos. Estas três técnicas apresentam diferenças essenciais no que diz respeito ao mecanismo de enchimento do molde, à qualidade metalúrgica, à precisão dimensional e aos cenários de aplicação — a escolha da técnica de fundição adequada determina diretamente a qualidade da peça.Densidade interna, propriedades mecânicas, margem de usinagem e custo global. A seguir, apresentamos uma referência técnica para a seleção de equipamentos, abordando três aspetos: princípios do processo, parâmetros-chave e limites de aplicação.

Princípios de seleção:A fundição por injeção a alta pressão visa a eficiência e a precisão em paredes finas; a fundição a baixa pressão visa uma estrutura densa e a capacidade de tratamento térmico; e a fundição por gravidade visa o baixo custo e a flexibilidade em pequenos lotes. Não existe um "processo ideal", mas sim a solução de processo que melhor se adapta aos requisitos do produto.

Comparação entre três técnicas de fundição

Fundição injectada a alta pressão (HPDC)

Velocidade de enchimento50 a 100 m/s

Tempo de enchimento0,01~0,2 s

Pressão relativa≥70 MPa

Tolerâncias dimensionaisNíveis CT4 a CT6

Taxa de alongamento δ< 5%

tratamento a quente (por exemplo, de metais)Não solúvel em estado sólido

O metal fundido enche a alta velocidade cavidades de precisão, impulsionado pelo punção de injeção sob pressão, obtendo-se peças de parede fina e alta precisão após a solidificação. No entanto, devido à dificuldade em expelir completamente os gases da cavidade, as peças fundidas apresentam geralmente poros difusos, o que impossibilita o tratamento térmico de solidificação e resulta num baixo alongamento. É adequado para peças produzidas em grandes quantidades, de paredes finas, com formas complexas e cujas exigências em termos de propriedades mecânicas não sejam extremas.

Fundição sob baixa pressão (LPC)

Velocidade de enchimento0,05 a 0,5 m/s

Pressão de enchimento0,02~0,08 MPa

Pressão de manutenção0,1 a 0,3 MPa

resistência à tração≥300 MPa

Taxa de alongamento δ7%~12%

tratamento a quente (por exemplo, de metais)Pode ser submetido a tratamento T6

O ar comprimido seco impulsiona o enchimento do molde por fluxo laminar de baixo para cima com o metal fundido; o processo de enchimento é suave e controlável, sem poros de arrastamento. Na fase de manutenção da pressão, é realizada uma compensação forçada da contração, obtendo-se peças fundidas de alta qualidade com estrutura densa e aptas a tratamento térmico. É adequado para peças de segurança e estruturais que exigem elevados níveis de estanqueidade, resistência e alongamento.

Fundição por gravidade (GDC)

Energia de recargaEnergia potencial gravitacional

Tipo de moldeMoldes metálicos / Moldes de areia com resina

Tolerâncias dimensionaisNíveis CT7 a 10

herméticoNível I

Método de compensaçãoSolidificação sequencial do canal de alimentação

Custo do molde低

O metal fundido enche a cavidade apenas através da energia potencial gravitacional gerada pela inclinação do recipiente de vazamento, sendo que o comportamento do fluxo de enchimento é determinado pelos parâmetros geométricos do sistema de vazamento. A solidificação sequencial e a compensação de contração são realizadas através do canal de alimentação, o que reduz a tendência para a formação de poros nas zonas de parede espessa e proporciona uma excelente estanqueidade ao ar. É adequado para peças fundidas em pequenas séries, com grandes variações na espessura das paredes ou com elevados requisitos em termos de aspeto.

Comparação abrangente dos parâmetros de processo

dimensão de comparação	Fundição injectada a alta pressão (HPDC)	Fundição sob baixa pressão (LPC)	Fundição por gravidade (GDC)
Mecanismo de enchimento	Enchimento turbulento a alta velocidade	Enchimento por injeção inferior em fluxo laminar	Alimentação por gravidade pela parte superior/inferior
Espessura típica da parede	1 a 6 mm	3 a 15 mm	4 a 30 mm
Poros internos	Poros difusos, inevitáveis	Poros não envolvidos	Em pequena quantidade, controlável
tratabilidade térmica	Inadmissível T6 (bolhas nos poros)	Compatível com T6/T7	Compatível com T6/T7
Precisão dimensional	CT4~6 (máximo)	CT5~7	CT7~10
rugosidade da superfície	Ra 3,2~6,3 μm	Ra 6,3~12,5 μm	Ra 12,5~25 μm
Resistência à tração (A356-T6)	— (Não pode ser submetido a tratamento térmico)	≥300 MPa	≥280 MPa
Alongamento (A356-T6)	-	7%~12%	5%~8%
Vida útil do molde	80 000 a 150 000 ciclos de moldagem	30 000 a 50 000 ciclos de moldagem	2 a 100 mil ciclos de moldagem
Custo unitário do molde	高	médio	Baixa a média
lote económico	≥5 000 unidades/ano	≥1 000 unidades/ano	≥100 unidades/ano
aplicação típica	Carcaças de parede fina, conectores	Jantes, tampas de cilindros, peças estruturais	Coletores, corpos de bomba, peças de parede espessa

Todo o processo de produção de fundição

Independentemente do processo de fundição escolhido, a produção da Hexin segue os seguintes procedimentos normalizados, garantindo o controlo de qualidade em toda a cadeia de produção, desde a conceção dos moldes até à entrega do produto acabado:

Conceção e fabrico de moldes

Realizar modelação 3D e análise CAE de fluxo de material com base nos desenhos do produto, otimizar o sistema de injeção e a disposição dos canais de escape, fabricar moldes de fundição de alta precisão e concluir a validação através de testes de moldagem.

Fusão e vazamento

Os lingotes de liga de alumínio são introduzidos de acordo com as proporções especificadas para cada tipo de liga, sendo fundidos num forno elétrico com controlo rigoroso da temperatura do alumínio fundido (±5 °C); após a desgaseificação e refinação, procede-se à vazagem ou à injeção de pressão, de acordo com os parâmetros do processo.

Pós-tratamento e limpeza

Após o arrefecimento das peças fundidas, removem-se os canais de vazamento, os canais de alimentação e as rebarbas, procedendo-se a um tratamento com jato de areia ou granalha para eliminar a camada de oxidação da superfície, proporcionando assim uma base limpa para a posterior usinagem CNC ou tratamento de superfície.

controlo de qualidade

São realizadas inspeções visuais, medições, inspeções por raios X (para peças de segurança), testes de estanqueidade e controlos aleatórios das propriedades mecânicas; os produtos que cumprem os requisitos são encaminhados para a usinagem CNC ou para a embalagem e expedição.

Capacidade de produção da Hexin Foundry

Linha de produção de fundição sob baixa pressão

Equipada com duas máquinas de fundição por baixa pressão, é capaz de produzir peças fundidas em liga de alumínio com peso unitário entre 0,5 e 25 kg; a capacidade de produção anual satisfaz as necessidades de encomendas de média e grande escala, suportando as designações A356, ZL101, ZL104, entre outras.

Linha de produção de fundição por gravidade

Equipada com 2 máquinas de fundição por gravidade inclinada + 6 máquinas de fabricação de núcleos de areia, permite o processamento de peças fundidas com estruturas internas complexas, suportando duas opções de moldes — moldes metálicos e moldes de areia com resina —, adaptando-se com flexibilidade às necessidades de pequenos lotes e de prototipagem.

Fabrico autónomo de moldes

Centro de usinagem CNC + máquina de eletroerosão (EDM) para a fabricação própria de moldes de fundição, com um ciclo de desenvolvimento de moldes de 15 a 25 dias, permitindo reparações rápidas e alterações de projeto, reduzindo assim os custos de comunicação com fornecedores externos.

Controlo de qualidade ao longo de todo o processo

Desde a análise espectral dos lingotes de alumínio à entrada na fábrica, passando pelo registo da temperatura durante o processo de fusão e pela inspeção por raios X das peças fundidas, até à inspeção tridimensional completa das peças acabadas, os dados das etapas-chave são rastreáveis, cumprindo os requisitos do sistema de qualidade da indústria de componentes automóveis.

Local de produção de peças fundidas de liga de alumínio — a máquina de fundição de baixa pressão está a verter a liga de alumínio fundida; a manutenção da pressão e a compensação de contração permitem obter peças fundidas densas

Na unidade de produção de fundição sob baixa pressão da Hexin, o alumínio fundido enche o molde em fluxo laminar de baixo para cima, resultando numa estrutura densa e sem poros

Questões técnicas comuns na escolha do processo de fundição

P: Como escolher entre a fundição por injeção de alta pressão e a fundição por injeção de baixa pressão? Qual é a mais económica?

Em termos de custo unitário, a fundição sob alta pressão apresenta maiores vantagens em grandes volumes de produção (necessidade anual ≥ 5 000 peças), apresentando o custo unitário mais baixo após a amortização do molde; o custo do molde na fundição sob baixa pressão situa-se num nível intermédio, sendo adequado para cenários com uma necessidade anual de 1 000 a 5 000 peças; O custo do molde de fundição por gravidade é o mais baixo, sendo adequado para encomendas de pequenos lotes com uma procura anual entre 100 e 1 000 peças. No entanto, o custo não é o único fator a ter em conta — se as peças necessitarem de tratamento térmico T6 para melhorar as propriedades mecânicas, ou se forem peças de segurança com elevados requisitos de estanqueidade, só é possível optar pela fundição de baixa pressão ou pela fundição por gravidade, uma vez que a fundição sob alta pressão não consegue satisfazer esses requisitos devido à presença de poros internos.

P: Por que razão as peças fundidas por fundição a baixa pressão apresentam maior resistência do que as peças fundidas por fundição sob alta pressão?

A diferença fundamental reside em dois pontos: ① A fundição de baixa pressão utiliza o enchimento por fluxo laminar, em que o alumínio fundido preenche o molde de forma suave, de baixo para cima, sem arrastar gases, pelo que não se formam poros no interior da peça fundida; ② O mecanismo de manutenção da pressão e compensação da contração da fundição de baixa pressão permite que a peça fundida receba continuamente mais alumínio fundido durante o processo de solidificação, eliminando assim os defeitos de contração. Por outro lado, o enchimento turbulento a alta velocidade da fundição sob alta pressão faz com que os gases da cavidade sejam arrastados para o alumínio fundido, formando poros difusos, que não podem ser reforçados através do tratamento térmico T6. Por conseguinte, para materiais da mesma designação (como o A356), a fundição por baixa pressão seguida de tratamento T6 permite atingir uma resistência à tração ≥300 MPa, enquanto as peças de fundição por alta pressão atingem normalmente apenas 180 a 220 MPa.

P: As peças fundidas por fundição por gravidade têm um acabamento rugoso. Podem ser utilizadas diretamente como peças de acabamento?

A rugosidade superficial da fundição por gravidade (especialmente a fundição em molde de areia) situa-se normalmente entre Ra 12,5 e 25 μm, o que não é ideal para peças destinadas diretamente à apresentação. No entanto, é possível melhorar esta situação através das seguintes medidas: ① Utilizar moldes metálicos em vez de moldes de areia, o que permite reduzir a rugosidade superficial para valores entre Ra 6,3 e 12,5 μm; ② Submeter a peça a um tratamento de jato de areia ou granalhagem após a fundição, para obter uma superfície mate uniforme; ③ caso seja necessária uma aparência de alto brilho, as peças fundidas podem ser submetidas a usinagem CNC, seguida de polimento, anodização ou galvanização. Se os requisitos estéticos forem extremamente elevados e não for possível recorrer a usinagem posterior, recomenda-se avaliar a opção de fundição de baixa pressão.

P: A Hexin consegue realizar simultaneamente a produção de peças fundidas e o posterior processamento CNC?

Sim. A oficina de fundição da Hexin está localizada ao lado da oficina de usinagem CNC, possuindo capacidade de fabrico integrado em todo o processo, desde a conceção de moldes → produção de fundição → tratamento térmico → usinagem de precisão CNC → tratamento de superfícies → embalagem do produto. O cliente apenas precisa de fornecer os desenhos do produto final, sem necessidade de coordenar separadamente dois fornecedores para a fundição e a usinagem, o que reduz os custos de comunicação e os riscos de entrega. A fase de usinagem CNC garante que a precisão das superfícies de encaixe críticas atinja o nível IT7 (±0,015 mm).

Não tem a certeza de qual o processo de fundição mais adequado para o seu produto?

Envie os desenhos e os requisitos técnicos do seu produto; os nossos engenheiros realizarão uma avaliação da viabilidade do processo no prazo de 24 horas e recomendarão a melhor solução de fundição, juntamente com um orçamento.

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