Produzione di colate - Ningbo Hexin, Zhejiang, si concentra sulla colata a bassa pressione, sulla colata a gravità, sulla produzione di stampi per la pressofusione, sull'impianto di colata di alluminio.

Che cos'è la costruzione di stampi a pressione (pressofusione ad alta pressione, colata a gravità, colata a bassa pressione)?

Pressofusione ad alta pressioneIl liquido metallico viene spinto dal punzone di iniezione a compressione per riempire la cavità di precisione ad alta velocità con una velocità del gate interno di 50~100m/s e una pressione specifica di ≥70MPa; il tempo di riempimento è di soli 0,01~0,2 secondi e dopo la solidificazione si ottengono pezzi a parete sottile con un'elevata precisione di CT4~6; tuttavia, a causa della difficoltà di scaricare completamente il gas dalla cavità, nella colata sono presenti fori d'aria diffusi, che non sono in grado di subire il trattamento termico di soluzione, e il tasso di allungamento di δ＜5%.

colata a bassa pressioneL'aria compressa secca (0,02~0,08MPa) agisce sulla superficie liquida del crogiolo sigillato, spingendo il liquido metallico a riempire lo stampo dal basso verso l'alto lungo il sistema di colata attraverso il tubo del liquido ascendente, e la velocità di riempimento può essere controllata a 0,05~0,5m/s; il processo di cristallizzazione applica la pressione di conservazione (0,1~0,3MPa) per forzare il ritiro, e ottiene una colata dall'organizzazione densa e priva di porosità involutiva, che può essere trattata termicamente a T6, e la resistenza alla trazione ≥300MPa, l'allungamento δ fino a 7%~12%. Resistenza alla trazione ≥300MPa, allungamento δ fino a 7%~12%.

colata gravitazionaleIl liquido metallico si basa solo sull'energia potenziale gravitazionale generata dalla siviera di colata per riempire lo stampo di metallo o lo stampo di sabbia resinosa, e il modello di flusso è determinato dai parametri geometrici del sistema di colata; raggiunge la solidificazione e il ritiro sequenziali attraverso l'impostazione dei riser, e la tendenza al ritiro e all'allentamento delle parti a parete spessa è bassa, e l'ermeticità della colata può raggiungere il grado Ⅰ (nessuna perdita in 30 secondi di pressione di mantenimento a 0,02MPa), ma le tolleranze dimensionali sono di solito solo CT7~10, e le tolleranze di lavorazione sono grandi.

Processo di produzione della fusione di leghe di alluminio

He Xin Moulding possiede contemporaneamentePressofusione ad alta pressione, fusione a bassa pressione, fusione per gravitàI tre principali processi di fusione di leghe di alluminio coprono una gamma che va dai piccoli componenti di precisione di poche decine di grammi ai componenti strutturali di medie e grandi dimensioni di decine di chilogrammi. Questi tre processi presentano differenze sostanziali in termini di meccanismi di riempimento dello stampo, qualità metallurgica, precisione dimensionale e ambiti di applicazione: la scelta del processo di fusione adeguato determina direttamente le caratteristiche del componente.Densità interna, proprietà meccaniche, margine di lavorazione e costo complessivo. Di seguito vengono forniti alcuni riferimenti tecnici per la scelta del modello più adatto, analizzati sotto tre aspetti: i principi di funzionamento, i parametri chiave e i limiti di applicazione.

Principi di selezione:La pressofusione ad alta pressione punta all’efficienza e alla precisione delle pareti sottili, quella a bassa pressione alla densità della struttura e alla trattabilità termica, mentre la fusione per gravità punta alla riduzione dei costi e alla flessibilità nella produzione di piccoli lotti. Non esiste un "processo ottimale", ma solo la soluzione più adatta alle esigenze del prodotto.

Confronto tra tre tecniche di fusione

Pressofusione ad alta pressione (HPDC)

Velocità di riempimento dello stampo50–100 m/s

Tempo di riempimento0,01–0,2 s

Pressione relativa≥70 MPa

Tolleranze dimensionaliLivelli CT4-6

Allungamento δ< 5%

trattamento a caldo (ad esempio di metalli)Non solubile in fase solida

Il metallo fuso riempie ad alta velocità gli stampi di precisione grazie alla spinta del punzone di iniezione; una volta solidificato, si ottengono pezzi a pareti sottili di elevata precisione. Tuttavia, poiché è difficile espellere completamente i gas dalla cavità, i pezzi fusi presentano generalmente porosità diffuse, non sono idonei al trattamento termico di solubilizzazione e hanno un allungamento relativamente basso. è adatto a pezzi prodotti in grandi serie, a pareti sottili, di forma complessa e con requisiti meccanici non particolarmente elevati.

Fusione a bassa pressione (LPC)

Velocità di riempimento dello stampo0,05–0,5 m/s

Pressione di riempimento0,02–0,08 MPa

Pressione di mantenimento0,1–0,3 MPa

resistenza alla trazione≥300 MPa

Allungamento δ7%~12%

trattamento a caldo (ad esempio di metalli)Trattamento T6

L'aria compressa secca aziona il riempimento del stampo con metallo fuso in flusso laminare dal basso verso l'alto; il processo di riempimento è regolare e controllabile, senza porosità da trascinamento. Nella fase di mantenimento della pressione viene effettuato un ritaglio forzato, ottenendo così getti di alta qualità con struttura compatta e trattabili termicamente. è adatto a componenti di sicurezza e strutturali che richiedono elevati livelli di tenuta all'aria, resistenza e allungamento.

Fusione per gravità (GDC)

Energia di riempimentoEnergia potenziale gravitazionale

Tipo di stampoStampi in metallo / Stampi in sabbia resinosa

Tolleranze dimensionaliLivelli CT7-10

ermeticoLivello I

Metodi di restringimentoSolidificazione sequenziale dei canali di colata

Costo dello stampo低

Il metallo fuso riempie la cavità esclusivamente grazie all’energia potenziale di gravità generata dall’inclinazione della siviera; la dinamica del flusso di colata è determinata dai parametri geometrici del sistema di colata. La solidificazione sequenziale e la compensazione del ritiro avvengono tramite i canali di colata, con una bassa tendenza al ritiro e alla formazione di porosità nelle zone con pareti spesse e un’eccellente tenuta ai gas. è adatto a pezzi fusi prodotti in piccole serie, con spessori delle pareti molto variabili o con elevati requisiti estetici.

Confronto complessivo dei parametri di lavorazione

dimensione di confronto	Pressofusione ad alta pressione (HPDC)	Fusione a bassa pressione (LPC)	Fusione per gravità (GDC)
Meccanismo di riempimento	Riempimento turbolento ad alta velocità	Riempimento a flusso laminare con iniezione dal fondo	Riempimento dall'alto/dal basso per gravità
Spessore tipico della parete	da 1 a 6 mm	da 3 a 15 mm	da 4 a 30 mm
Porosità interna	Porosità diffusa, inevitabile	Porosità non inclusiva	In quantità ridotta, controllabile
Trattamenti termici	Non ammesso T6 (porosità e bolle)	Compatibile con T6/T7	Compatibile con T6/T7
Precisione dimensionale	CT4-6 (massimo)	CT5-7	CT7-10
rugosità della superficie	Ra 3,2–6,3 μm	Ra 6,3–12,5 μm	Ra 12,5–25 μm
Resistenza alla trazione (A356-T6)	— (Non sottoporre a trattamento termico)	≥300 MPa	≥280 MPa
Allungamento (A356-T6)	-	7%~12%	5%~8%
Durata dello stampo	Da 80.000 a 150.000 cicli	Da 30.000 a 50.000 cicli	Da 20.000 a 100.000 cicli
Costo unitario dello stampo	高	centrale	Bassa ~ media
lotto economico	≥5.000 pezzi all'anno	≥1.000 pezzi all'anno	≥100 pezzi/anno
applicazione tipica	Gusci a pareti sottili, connettori	Cerchioni, testate dei cilindri, componenti strutturali	Collettori, corpi pompa, componenti a pareti spesse

L'intero processo di produzione della fusione

Indipendentemente dal processo di fusione scelto, la produzione di Hexin segue le seguenti procedure standardizzate, garantendo il controllo della qualità lungo l’intera filiera, dalla progettazione degli stampi alla consegna del prodotto finito:

Progettazione e produzione di stampi

Realizzazione di modelli 3D e analisi CAE del flusso di materiale sulla base dei disegni di prodotto, ottimizzazione del sistema di colata e della disposizione dei canali di sfiato, produzione di stampi di fusione ad alta precisione e completamento della verifica tramite prove di stampaggio.

Fusione e colata

I lingotti di lega di alluminio vengono dosati in base alla denominazione del lotto, fusi in forno elettrico con un rigoroso controllo della temperatura dell’alluminio fuso (±5 °C); dopo la degassificazione e l’affinazione, si procede alla colata o all’iniezione a pressione secondo i parametri di processo.

Post-trattamento e pulizia

Una volta raffreddati, i pezzi fusi vengono privati dei canali di colata, dei canali di alimentazione e delle sbavature; vengono quindi sottoposti a sabbiatura o granigliatura per rimuovere la scoria superficiale, in modo da ottenere una superficie pulita pronta per la successiva lavorazione CNC o il trattamento superficiale.

controllo qualità

Vengono effettuati controlli visivi dell'aspetto, controlli dimensionali, ispezioni radiografiche a raggi X (per i componenti di sicurezza), prove di tenuta all'aria e controlli a campione delle proprietà meccaniche; i prodotti conformi vengono quindi trasferiti alla lavorazione CNC o all'imballaggio e alla spedizione.

Capacità produttiva di Hexin Foundry

Linea di produzione per la fusione a bassa pressione

Dotata di 2 macchine per la fusione a bassa pressione, è in grado di produrre pezzi fusi in lega di alluminio con peso unitario compreso tra 0,5 e 25 kg; la capacità produttiva annua soddisfa le esigenze di ordini di medie e grandi quantità e supporta le leghe A356, ZL101, ZL104 e altre.

Linea di produzione per la fusione per gravità

Dotata di 2 macchine per la fusione a gravità inclinata + 6 macchine per la produzione di anime in sabbia, è in grado di lavorare pezzi fusi con strutture interne complesse e supporta sia stampi in metallo che in sabbia resinosa, adattandosi in modo flessibile alle esigenze di produzione in piccoli lotti e di prototipazione.

Produzione autonoma di stampi

Centro di lavorazione CNC + macchina per elettroerosione (EDM) per la produzione in proprio di stampi di fusione; ciclo di sviluppo degli stampi: 15-25 giorni; supporto per riparazioni rapide degli stampi e modifiche progettuali, con conseguente riduzione dei costi di comunicazione con i fornitori esterni.

Controllo della qualità lungo l'intero processo

Dall’analisi spettrale dei lingotti di alluminio all’arrivo in stabilimento, alla registrazione delle temperature durante il processo di fusione, al controllo radiografico a raggi X dei pezzi fusi, fino al controllo dimensionale completo a tre coordinate dei prodotti finiti, i dati relativi alle fasi chiave del processo sono tracciabili e soddisfano i requisiti del sistema di qualità del settore dei componenti automobilistici.

Impianto di fusione di leghe di alluminio: la macchina per fusione a bassa pressione sta versando il metallo fuso, mentre la fase di mantenimento della pressione e di compensazione del ritiro garantisce la produzione di pezzi fusi compatti

Nello stabilimento di fusione a bassa pressione di He Xin, l’alluminio fuso riempie lo stampo con un flusso laminare dal basso verso l’alto, formando una struttura densa e priva di pori.

Problemi tecnici comuni nella scelta del processo di fusione

D: Come si fa a scegliere tra la pressofusione ad alta pressione e quella a bassa pressione? Qual è la più economica?

In termini di costo unitario, la pressofusione ad alta pressione offre i maggiori vantaggi in caso di grandi volumi (fabbisogno annuo ≥ 5.000 pezzi), con il costo unitario più basso una volta ammortizzato lo stampo; il costo dello stampo per la pressofusione a bassa pressione si colloca in una fascia intermedia ed è adatto a scenari con un fabbisogno annuo compreso tra 1.000 e 5.000 pezzi; il costo degli stampi per la fusione per gravità è il più basso ed è adatto a ordini di piccole serie con una domanda annua compresa tra 100 e 1.000 pezzi. Tuttavia, il costo non è l’unico fattore da considerare: se i componenti richiedono un trattamento termico T6 per migliorare le proprietà meccaniche, oppure se si tratta di componenti di sicurezza con elevati requisiti di tenuta, è possibile optare solo per la pressofusione a bassa pressione o per la fusione per gravità, poiché la pressofusione ad alta pressione non è in grado di soddisfare tali requisiti a causa della presenza di porosità interne.

D: Perché i pezzi fusi con la tecnica della fusione a bassa pressione presentano una resistenza maggiore rispetto a quelli realizzati con la pressofusione ad alta pressione?

Le differenze fondamentali sono due: ① La fusione a bassa pressione utilizza un riempimento a flusso laminare, in cui l’alluminio fuso riempie lo stampo in modo uniforme dal basso verso l’alto, senza trascinare gas, e quindi il pezzo fuso non presenta porosità interne; ② Il meccanismo di mantenimento della pressione e di compensazione del ritiro della fusione a bassa pressione garantisce che il pezzo fuso riceva un rifornimento continuo di alluminio fuso durante il processo di solidificazione, eliminando i difetti da ritiro. Al contrario, il riempimento turbolento ad alta velocità della pressofusione ad alta pressione provoca l’intrappolamento dei gas presenti nella cavità nel metallo fuso, formando porosità diffuse che non possono essere eliminate tramite il trattamento termico T6. Pertanto, con materiali della stessa qualità (ad esempio A356), la fusione a bassa pressione seguita dal trattamento T6 consente di raggiungere una resistenza alla trazione pari o superiore a 300 MPa, mentre i pezzi ottenuti mediante pressofusione ad alta pressione raggiungono solitamente solo 180–220 MPa.

D: I pezzi fusi con il processo di fusione per gravità presentano una superficie ruvida; è possibile utilizzarli direttamente come componenti estetici?

La rugosità superficiale della fusione per gravità (in particolare quella in stampi di sabbia) è solitamente compresa tra Ra 12,5 e 25 μm, il che non è ideale per l’impiego diretto come componente estetico. Tuttavia, è possibile migliorarla nei seguenti modi: ① utilizzando stampi metallici al posto degli stampi in sabbia, la rugosità superficiale può essere ridotta a un valore compreso tra Ra 6,3 e 12,5 μm; ② sottoponendo il pezzo a sabbiatura o granigliatura dopo la fusione, per ottenere una superficie opaca uniforme; ③ se è richiesto un aspetto altamente lucido, il pezzo fuso può essere sottoposto a lavorazione CNC, seguita da lucidatura, anodizzazione o galvanizzazione. Se i requisiti estetici sono estremamente elevati e non è possibile ricorrere a lavorazioni successive, si consiglia di valutare la soluzione della fusione a bassa pressione.

D: Hexin è in grado di occuparsi contemporaneamente della produzione di pezzi fusi e della successiva lavorazione CNC?

Certamente. L’officina di fusione di Hexin è situata accanto all’officina di lavorazione CNC, consentendo una produzione integrata che copre l’intero processo: dalla progettazione degli stampi alla produzione di fusioni, dal trattamento termico alla lavorazione di precisione CNC, dal trattamento superficiale all’imballaggio del prodotto. Il cliente deve semplicemente fornire i disegni del prodotto finale, senza dover coordinare autonomamente due fornitori distinti per la fusione e la lavorazione, riducendo così i costi di comunicazione e i rischi legati alla consegna. La fase di lavorazione CNC garantisce che la precisione delle superfici di accoppiamento critiche raggiunga il grado IT7 (±0,015 mm).

Non sapete quale processo di fusione sia più adatto al vostro prodotto?

Inviateci i disegni dei vostri prodotti e le specifiche tecniche: i nostri ingegneri effettueranno una valutazione della fattibilità del processo entro 24 ore e vi proporranno la soluzione di fusione ottimale insieme a un preventivo.

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