FABRICAÇÃO DE MOLDES - Zhejiang Ningbo Hexin centra-se na fundição de baixa pressão, fundição por gravidade, fabrico de moldes de fundição, 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)?

A fundição sob pressão de alta pressão, a fundição por gravidade e a fundição de baixa pressão O fabrico de moldes sob pressão é essencialmente o processo de adaptação de ferramentas de cavidades metálicas de alta precisão para diferentes processos de fundição, de acordo com a dinâmica e a forma como o líquido metálico preenche a cavidade. Entre eles.Fundição injectada a alta pressãoOs moldes são sujeitos a pressões de injeção extremamente elevadas e a altas velocidades de enchimento, sendo normalmente fabricados em aço para moldes de trabalho a quente de alta resistência com ejectores de precisão, extração de núcleo e sistemas de arrefecimento concebidos para salvaguardar a vida e a dissipação de calor em milissegundos de enchimento;fundição gravitacionalO molde baseia-se no enchimento de peso próprio do metal líquido, com uma estrutura relativamente simplificada, centrada numa conceção razoável de exaustão e solidificação sequencial, e uma maior escolha de materiais;fundição a baixa pressãoOs moldes estão estreitamente integrados com um sistema de vazamento selado e isolado, em que a peça é enchida suavemente de baixo para cima sob gás de baixa pressão, e a conceção do molde dá especial ênfase à solidificação direcional vertical e aos canais de retração. Apesar das diferentes fontes de energia, os três tipos de moldes são concebidos para uma elevada precisão nas dimensões da cavidade, excelentes ângulos de libertação e tratamentos de revestimento para garantir que as peças fundidas são densamente embaladas e claramente definidas sob pressão, baixa pressão ou sem qualquer pressão.

1. conceção e revisãoDesign gráfico 3D/2D

O fabrico de moldes de fundição injetada começa com a análise do desenho do produto e a revisão do fluxo do molde. Os engenheiros começam por verificar a espessura da parede, a inclinação de libertação do molde e a estrutura do ângulo agudo do molde de fundição para identificar potenciais riscos de contração, ar retido e enchimento deficiente. Subsequentemente, é efectuada uma análise do fluxo do molde para simular em software todo o processo de enchimento da cavidade com alumínio ou zinco líquido a uma velocidade elevada de dezenas de metros por segundo, para prever a localização do ar retido e a sequência de solidificação, e para otimizar a localização da porta, a área da secção transversal da porta e a disposição do canal de transbordo em conformidade. Na fase de conceção estrutural, a superfície de separação é determinada, o sistema de vazamento/descarga é concebido, os canais de arrefecimento são dispostos e o cálculo do mecanismo de extração e ejeção do núcleo deslizante é concluído. O resultado final de moldes 3D e desenhos de peças 2D fornecem uma base precisa para a preparação de material e maquinação subsequentes.

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Conceção e avaliação de desenhos de moldes em 3D/2D

2. materiais e desbasteDesbaste de núcleos de moldes

O objetivo principal desta fase é obter moldes em bruto qualificados. As estruturas dos moldes são normalmente adquiridas em tamanhos normalizados, enquanto os aços para moldes para trabalho a quente, como o H13, o SKD61 ou o 8407, são utilizados para as porcas do molde (cavidades/núcleos) que estão em contacto direto com fluidos metálicos a alta temperatura. A fim de melhorar a densidade e a isotropia da organização interna do aço, os blocos têm de ser forjados em três direcções, o que constitui um pré-processo fundamental para evitar a fissuração precoce do molde. A maquinagem de desbaste é efectuada numa fresadora normal ou numa máquina de desbaste para remover rapidamente uma grande quantidade de material residual, deixando 0,5-1 mm de margem de acabamento num dos lados. Posteriormente, é efectuado o tratamento térmico a vácuo: têmpera + revenido a alta temperatura, de modo a que a dureza do núcleo do molde atinja HRC 48-52. O tratamento térmico provocará inevitavelmente deformação e pele oxidada, pelo que é classificado antes do processo de acabamento, que é a lei de ferro do processo de fabrico do molde.

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Materiais para moldes e usinagem de desbaste

3. acabamento e maquinagem especializadaFresagem de precisão após tratamento térmico

O núcleo do molde é reforçado por tratamento térmico e depois entra na fase de acabamento. Para ranhuras profundas, fendas estreitas, textos côncavos ou cantos afiados que não podem ser acedidos pela ferramenta CNC, é utilizado o EDM: um elétrodo de grafite ou cobre é utilizado para descarregar por impulsos em meio de parafina para replicar a forma do elétrodo em sentido inverso, e a precisão dimensional é de até ±0,005 mm, Os orifícios do pino ejetor, os orifícios do tilt-top e os orifícios de montagem da manga do portão são completados por corte de fio de alimentação lenta. No final desta fase, é efectuada a nitruração da superfície (nitrocarbonetação gasosa ou nitruração iónica) para formar uma camada endurecida de vários microns a dezenas de microns para aumentar a resistência do molde ao desgaste por fusão Al/Zn. Os moldes topo de gama podem ser ainda mais reduzidos em termos de fricção com um revestimento PVD opcional.

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4. montagem e colocação em funcionamentoMolde de encaixe Molde

As peças são processadas e transferidas para o processo de montagem da pinça. A primeira tarefa é a investigação com (molde de mosca): na superfície de separação do núcleo do molde revestida com Dan vermelho, e do outro lado da pressão do molde, observação da densidade de distribuição do ponto de contacto, reparação de raspagem repetida até a taxa de ajuste da superfície de separação de 85% ou mais, isto é para evitar a fundição sob pressão de borda de mosca phi frentes a garantia fundamental. Posteriormente, a placa ejectora é montada, a alavanca de reinicialização, a mola, a instalação do cursor e a coluna de guia oblíqua, ligada ao cilindro hidráulico do núcleo, o circuito de água de arrefecimento e o teste de fuga de pressão, um a um. O molde de teste é esta fase da ligação de teste: elevação do molde para a máquina de fundição injetada, depuração do ponto de comutação de alta / baixa velocidade, pressão de impulso, tempo de pulverização, temperatura do molde e assim por diante dezenas de parâmetros. Quando a primeira peça de fundição completa é ejectada do molde, a ideia de design é transformada em realidade pela primeira vez.

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5) Aceitação e entregaControlo das dimensões, manutenção antes da entrega

A peça do molde de teste entra na sala de inspeção após a remoção do jito e o jato de areia. A máquina de medição por coordenadas efectua a digitalização em tamanho real das principais dimensões de instalação, do espaçamento dos orifícios de montagem e da tolerância de forma e posição, e gera o FAI (Relatório de Inspeção do Primeiro Artigo). Ao mesmo tempo, fornecemos o certificado do material do molde, o registo da curva de tratamento térmico e os dados do teste de dureza. Os clientes normalmente pedem para trazer peças de amostra de volta à fábrica para a instalação de pequenos lotes e produção experimental, para examinar as peças fundidas nas condições de maquinação e montagem do efeito de correspondência real. Se o aspeto do grão for necessário, será efectuado um tratamento de gravação/descascamento após a passagem do molde experimental para evitar que a superfície do grão se desgaste durante a depuração repetida. Antes da entrega, os moldes são cuidadosamente tratados contra a ferrugem, as cavidades são limpas de óleo, o pacote de peças sobressalentes (pinos ejectores, vedantes, molas de reposição) é anexado de acordo com o contrato, e os moldes são enviados em caixas com certificados de conformidade e relatórios de inspeção.

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Inspecção por coordenadas tridimensionais

Capacidade de fabrico de moldes e equipamento

A Hexin Moulding dispõe deConceção, fabrico, montagem e afinação autônomos de moldesCapacidade de gestão de todo o processo, permitindo completar, sem recurso a subcontratação, toda a cadeia de fabrico, desde a peça em bruto de aço para moldes até à entrega de protótipos conformes. A oficina de moldes está equipada com equipamentos essenciais, tais como centros de maquinagem CNC, máquinas de eletroerosão (EDM), máquinas de corte por fio de deslocamento lento e máquinas de fecho de moldes, que permitemMoldes para fundição sob alta pressão, moldes para fundição sob baixa pressão, moldes para fundição por gravidadeFabrico de moldes com três tipos de processos; o ciclo de desenvolvimento dos moldes é de 15 a 40 dias, sendo que o número de testes e ajustes dos moldes é limitado a Até 2 rodadas.

Vantagens da produção própria:Em comparação com as fábricas de moldes subcontratadas, o fabrico próprio de moldes permite eliminar a perda de informação entre as fases de conceção e fabrico, reduzindo o ciclo de iteração de otimização dos moldes em mais de 50%; ao mesmo tempo, a resposta às reparações de moldes é mais rápida, sendo que as reparações de rotina podem ser concluídas no prazo de 24 horas, minimizando assim o tempo de paragem da produção dos clientes.

Comparação entre a fabricação de moldes em três processos de fundição

Fabrico de moldes de fundição injetada

Materiais de moldesH13 / SKD61 / 8407

Dureza do tratamento térmicoHRC 48–52

Precisão da cavidade±0,01 mm

tratamento de superfícieNitretação iônica / Revestimento PVD

Vida útil do molde80 000 a 150 000 ciclos de moldagem

Ciclo de produção25 a 40 dias

Os moldes de fundição sob pressão são submetidos a um impacto de metal fundido a alta velocidade (50 a 100 m/s) e a uma pressão de injeção ≥70 MPa, o que exige que o aço para moldesResistência a altas temperaturas, resistência à fadiga térmica e resistência à perda por fusãoRequisitos extremamente exigentes. O material deve ser submetido a forjamento tridimensional + tratamento térmico a vácuo (têmpera + múltiplas temperagens a alta temperatura), para eliminar a austenita residual e garantir uma estrutura homogénea. Após o acabamento, recorre-se à nitretação suave a gás ou à nitretação iônica para formar uma camada endurecida de 0,1 a 0,3 mm; os moldes de alta qualidade são equipados com revestimento PVD (CrN / AlCrN) para reduzir a tendência de aderência do alumínio fundido.

Fabrico de moldes para fundição sob baixa pressão

Materiais de moldesH13 / QT500-7 Ferro fundido nodular

Dureza do tratamento térmicoHRC 44–48

Precisão da cavidade±0,03 mm

tratamento de superfícieNitretação suave com gás

Vida útil do molde30 000 a 50 000 ciclos de moldagem

Ciclo de produção20 a 30 dias

A pressão a que os moldes de fundição por baixa pressão estão sujeitos (0,02 a 0,3 MPa) é muito inferior à da fundição sob pressão, mas é necessário um encaixe preciso com o tubo de alimentação e o forno de manutenção de temperatura. O foco na fabricação dos moldes reside emEncaixe estanque entre o anel de entrada e o tubo de subida do líquidoresponder com cânticosFabricação de canais de refrigeração/aquecimento por compartimentos——Através da instalação de circuitos independentes de arrefecimento a água e de aquecimento elétrico em diferentes zonas, é possível controlar com precisão o campo de temperatura do molde, garantindo a solidificação sequencial da peça fundida na direção vertical. A placa de base e os moldes laterais são frequentemente fabricados em ferro fundido nodular QT500-7, o que permite conciliar o custo com o desempenho em termos de fadiga térmica.

Fabrico de moldes para fundição por gravidade

Materiais de moldesQT500-7 / HT250

Dureza do tratamento térmicoHRC 40–45

Precisão da cavidade±0,02 mm

tratamento de superfícieRevestimentos para moldes / Nitruração localizada

Vida útil do molde2 a 100 mil ciclos de moldagem

Ciclo de produção15 a 25 dias

Os moldes de fundição por gravidade não estão sujeitos a pressões externas, pelo que os requisitos de resistência a altas temperaturas do aço para moldes são relativamente baixos, o que permite uma maior variedade de escolha de materiais — o ferro fundido (QT500-7 / HT250) é suficiente para a maioria dos casos. O foco do processo de fabrico reside emPrecisão de ajuste da superfície de separaçãoresponder com cânticosEstrutura de posicionamento do núcleo de areia——Quando se utiliza uma combinação de moldes metálicos com núcleos de areia com resina, é necessário usinar no molde um assento de posicionamento preciso para o núcleo de areia e canais de escape de gás (profundidade das ranhuras de escape: 0,3 a 0,5 mm), de modo a garantir que a posição do núcleo de areia seja exata no momento do fecho do molde e que o gás seja devidamente expelido durante o processo de vazamento.

Seleção de materiais para moldes e especificações de tratamento térmico

A escolha dos materiais para os moldes tem um impacto direto na vida útil dos moldes, na qualidade das peças fundidas e nos custos de fabrico. A Hexin recomenda as seguintes opções de materiais para moldes, tendo em conta o tipo de processo de fundição e o volume de produção:

classe de material	Processo aplicável	Temperatura de têmpera	Temperatura de revenimento	Dureza de utilização	Referência à vida útil do molde	Características do material
H13 (4Cr5MoSiV1)	Fundição sob pressão, baixa pressão	1020–1050 °C	560~600 °C × 2~3 vezes	HRC 48–52	80 000 a 150 000 ciclos de moldagem	Excelente resistência a altas temperaturas, boa resistência à fadiga térmica e elevada capacidade de têmpera
SKD61	Fundição sob pressão, baixa pressão	1020–1050 °C	550~620 °C × 2~3 vezes	HRC 46–50	60 000 a 120 000 ciclos	Norma JIS do Japão, com desempenho semelhante ao do H13 e tenacidade ligeiramente superior
8407 (ASSAB)	fundição injectada	1020–1050 °C	560~600 °C × 2~3 vezes	HRC 48–52	100 000 a 180 000 ciclos	A Swedish One Win Hundred apresenta elevada pureza e um desempenho líder no setor em termos de resistência à fissuração por calor
QT500-7 Ferro fundido nodular	Baixa pressão, gravidade	860~900 °C – Normalização	550~600 °C de revenimento	HRC 25–35	20 000 a 50 000 ciclos de moldagem	Custo reduzido, boa autolubrificação, adequado para lotes pequenos e médios
HT250 Ferro fundido cinzento	Gravidade	— (Utilização em estado de fundição)	500~550 °C – Alívio de tensões	HB 190–240	10 000 a 30 000 ciclos	Custo mínimo, boa amortecimento de vibrações, adequado para pequenas séries e protótipos

Equipamento essencial para o fabrico de moldes e capacidade de processamento

Centro de usinagem CNC de alta velocidade

Equipado com 2 centros de usinagem CNC de alta precisão, com velocidade do fuso de 12 000 rpm, curso de 800 × 500 × 500 mm, permitindo a fresagem de precisão de cavidades de moldes, com uma precisão de usinagem da linha de divisão de ±0,01 mm e uma rugosidade superficial que pode atingir Ra 0,8 μm.

Máquina de moldagem por eletroerosão (EDM)

São utilizadas várias máquinas de eletroerosão (EDM) para o maquinamento de ranhuras profundas e estreitas, letras recuadas e ângulos agudos, entre outros locais inacessíveis às ferramentas CNC. Recorre-se à eletroerosão por impulsos com elétrodos de grafite/cobre, com uma precisão dimensional de ±0,005 mm, sendo possível maquinar aço para moldes temperado com dureza HRC 48 a 52.

Máquina de corte por fio de deslocamento lento

Utilizado no maquinagem de orifícios de alta precisão, tais como orifícios para pinos de expulsão, orifícios oblíquos e orifícios de montagem de anéis de entrada, com uma precisão de maquinagem de ±0,003 mm e uma rugosidade superficial de Ra 0,4 μm, garantindo que a folga de encaixe entre o pino de expulsão e a placa de expulsão se mantenha entre 0,01 e 0,02 mm.

Máquinas de fecho de moldes e equipamento de teste de moldes

Equipado com uma máquina de fecho de moldes para o ajuste e calibração dos moldes (moldes voadores), sendo que a taxa de aderência da linha de divisão é verificada através do método de revelação com minio; só será aceite se for ≥85%. Após a conclusão da fabricação do molde, este é encaminhado diretamente para a oficina de fundição da própria Hexin para testes de moldagem. O ciclo fechado de testes de moldagem → retificação do molde → novos testes de moldagem pode ser concluído numa ronda de 24 horas.

Normas de controlo de qualidade e aceitação de moldes

A Hexin aplica um rigoroso processo de inspeção de moldes, garantindo que cada conjunto de moldes entregue cumpra os seguintes indicadores-chave de qualidade:

Itens de análise	Métodos/ferramentas de deteção	Critérios de receção e inspeção	Momento do exame
Precisão das dimensões da cavidade	Máquina de medição de três coordenadas (CMM)	Dimensões críticas: ±0,01 mm; dimensões não críticas: ±0,05 mm	Após o acabamento e os testes de moldagem
Taxa de aderência da superfície de separação	Revelação com vermelho de chumbo + pressão aplicada pela máquina de moldagem	Taxa de aderência ≥ 851 TP3T, sem fendas que atravessem o material	Fase de montagem e ajuste
Movimento do punção/cursor	Teste de movimentos manuais de empurrar e puxar + fecho do molde	O movimento é suave e sem encravamentos; a distância de projeção está em conformidade com os desenhos técnicos	Após a conclusão da montagem
Estanqueidade dos canais de refrigeração	Ensaio de pressão hidráulica (1,5 vezes a pressão de serviço)	Manutenção da pressão durante 30 minutos sem fugas nem queda de pressão	Após a conclusão da montagem
Dureza do molde	Durómetro de Leeb / Durómetro de Rockwell	Em conformidade com os requisitos do processo (HRC 48~52 ou HRC 40~45)	Após o tratamento térmico e antes do acabamento
Dimensões da peça de teste	Digitalização tridimensional em tamanho real + Relatório FAI	As dimensões críticas estão em conformidade com as tolerâncias do desenho, Cpk ≥ 1,33	Após o teste do molde
Camada de nitretação superficial	Microscópio metalográfico / Durómetro microscópico	Profundidade da camada de nitretação: 0,1 a 0,3 mm; dureza superficial: ≥HV 900	Após o tratamento de nitretação
Integridade do pacote de peças sobressalentes	Verificar cada item da lista	Pinos, anéis de vedação, molas de retorno, etc., fornecidos de acordo com a lista do contrato	Antes da entrega

Problemas técnicos comuns na fabricação de moldes

P: Quais são as causas da curta vida útil dos moldes e da sua tendência para rachar? Como é que se pode prolongar a vida útil dos moldes?

As causas mais comuns de fissuras precoces nos moldes incluem: ① O aço do molde não ter sido submetido a forjamento tridimensional — este é o processo preliminar mais crucial, uma vez que o forjamento tridimensional elimina a segregação de carbonetos na estrutura do material tal como saiu da fundição, tornando o material isotrópico; o aço de molde não forjado é extremamente propenso a desenvolver fissuras reticulares sob ciclos térmicos; ② Processo de tratamento térmico inadequado — uma velocidade de arrefecimento demasiado rápida durante a têmpera ou um revenimento insuficiente conduzem a tensões residuais excessivas; ③ Pré-aquecimento insuficiente do molde — o contacto direto do molde frio com o alumínio fundido a alta temperatura (680~750 °C) provoca um choque térmico devido à diferença de temperatura instantânea excessiva. Medidas de resposta da He Xin: a peça em bruto de aço para moldes 100% é um material submetido a forjamento tridimensional; após o tratamento térmico a vácuo, são realizadas 2 a 3 temperagens a alta temperatura, sendo que, após cada tempera, o material é arrefecido ao ar até à temperatura ambiente antes de se proceder à seguinte, garantindo a transformação completa da austenita residual; Durante a produção, o molde só pode ser submetido à fundição após ter sido pré-aquecido a 180–250 °C.

P: Os moldes de fundição sob pressão e os moldes de fundição a baixa pressão podem ser utilizados em comum?

Não é possível partilhá-los diretamente, uma vez que as condições de carga e a estrutura das ligações dos dois tipos de moldes são completamente diferentes: os moldes de fundição sob pressão têm de suportar uma pressão de injeção ≥70 MPa e o impacto do metal fundido a alta velocidade, pelo que a espessura das paredes e a estrutura de suporte são muito mais resistentes do que as dos moldes de baixa pressão; os moldes de fundição de baixa pressão, por sua vez, requerem o usinagem de ligações para os tubos de subida do metal e estruturas de vedação na placa de base, sendo que o projeto dos circuitos de arrefecimento/aquecimento do molde também é adaptado aos requisitos de enchimento lento e solidificação sequencial do processo de baixa pressão. No entanto, os moldes de fundição sob pressão e os moldes de fundição de baixa pressão para o mesmo produtoGeometria da cavidadeÉ possível efetuar o projeto com base no mesmo modelo 3D, reduzindo assim o trabalho de modelação repetitivo. Se o cliente estiver indeciso quanto à escolha do processo, He Xin sugere que se avalie primeiro a viabilidade dos dois processos através de simulação CAE, antes de decidir o plano final de fabrico do molde.

P: Qual é o prazo de desenvolvimento do molde? É possível acelerar o processo?

Prazo padrão: moldes de fundição sob pressão: 25 a 40 dias; moldes de fundição a baixa pressão: 20 a 30 dias; moldes de fundição por gravidade: 15 a 25 dias. A opção de produção urgente permite reduzir o prazo padrão em 30%, mas é necessário cumprir as seguintes condições: ① O projeto do produto já está finalizado, não sendo aceites alterações a meio do processo; ② Os materiais para os moldes estão disponíveis em stock (como as especificações comuns do H13), não sendo necessário aguardar a programação de produção da siderurgia; ③ A Hexin dispõe atualmente de capacidade de produção disponível. O processo de tratamento térmico dos moldes em regime de urgência não pode ser reduzido (o ciclo de têmpera + revenimento é fixo), pelo que a margem de redução reside principalmente nas etapas de revisão do projeto e de planeamento da produção de usinagem CNC. Recomenda-se que o cliente inicie a fabricação do molde o mais cedo possível após a confirmação do projeto do produto, reservando tempo suficiente para testes e ajustes do molde.

P: Qual é a política de garantia da Hexin para os moldes? Como é que se procede à reparação dos moldes?

He Xin oferece garantia para os moldes que fabricaSuporte técnico vitalício, durante o período de garantia (normalmente 50% da vida útil do molde ou 12 meses, consoante o que ocorrer primeiro), a reparação de defeitos do molde decorrentes dos materiais e do processo de fabrico é gratuita. As reparações após o término do período de garantia são cobradas com base nas horas de trabalho e nos materiais efetivamente utilizados. A reparação de moldes é uma vantagem importante da fabricação própria da Hexin — as reparações de rotina (como a substituição de pinos de ejeção, a limpeza dos canais de arrefecimento e a reparação de desgaste ligeiro) podem ser concluídas em 24 horas, enquanto reparações de maior envergadura, como a soldadura de cavidades, demoram entre 3 a 5 dias úteis. No caso de danos no molde resultantes de uma utilização inadequada por parte do cliente (por exemplo, colisão do molde ou fissuras causadas por esquecimento do pré-aquecimento), a Hexin disponibiliza um canal de reparação prioritário, mas este serviço é cobrado.

Precisa de serviços de fabrico de moldes de fundição?

Envie os desenhos dos seus produtos e os engenheiros da Hexin realizarão, no prazo de 24 horas, uma avaliação da proposta de molde, fornecendo recomendações sobre a escolha dos materiais do molde, uma estimativa do prazo de fabrico e uma proposta de orçamento.

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