Hai mai pensato a come vengono prodotti i componenti complessi di un'auto come i blocchi motore o i gruppi propulsori?? What may be said about these heavy parts is that they are similar to light surgical tools that are used in the medical industry. High-pressure die casting is ideal for producing strong and fragile parts at the same time.
What makes HPDC a favored process with myriad uses? This article discusses the features of the HPDC process in terms of the process technicalities and uses. Knowing these factors will enable you to decide whether this manufacturing technique will suit your needs or not.
High-Pressure Die Casting: Una panoramica
Nella tecnica della pressofusione ad alta pressione, le parti vengono formate iniettando metallo rovente in uno stampo. Il processo prevede un'alta pressione normalmente idraulica per forzare il metallo a formare una matrice. Una forte pressione deve mantenere lo stampo sigillato durante l'iniezione. Quando il metallo si è solidificato, la trafila rilascia il getto. Dopo l'espulsione la matrice si blocca di conseguenza per il ciclo successivo. L'attrezzatura è composta da due blocchi di acciaio che insieme costituiscono la cavità dello stampo.
High Pressure Die Casting Process Step By Step
Here are frequent steps normally involved in high-pressure die casting:
Fare un passo 01: Preparation of the Die
Prima di tutto, it’s recommended that the surface of the cooperating parts of the steel die be cleaned and checked for potential contaminants. It should be tightly fixed for the formation of a precise cavity with many exacting standards having a tolerance level of about ±0.005 inches.
Fare un passo 02: Heating the Die
The die should be heated to range between 300°F and 500°F or 150°C to 260°C. This temperature range ensures the efficient flow of metals and minimizes thermal shock during injection.
Fare un passo 03: Molten Metal Production
The metal alloys usually used are aluminum or zinc. Normalmente, these are melt around 1200°F to 1300°F (650°C to 700°C). To achieve the correct viscosity and flow characteristic, it is necessary to maintain this temperature.
Fare un passo 04: Injection of Molten Metal
Versare il metallo fuso nella cavità dello stampo ad alta pressione, questo di solito varia da 1,500 A 30,000 psi o 10 A 200 MPa. Questa alta pressione garantisce che lo stampo venga riempito fino all'orlo per ridurre le possibilità di presenza di aria racchiusa e quindi produrre componenti di forma prossima alla rete.
Fare un passo 05: Holding Pressure
La pressione viene quindi mantenuta per diversi secondi (3 A 10 secondi) in modo da compensare la contrazione che subisce il metallo quando si raffredda. Questa fase di mantenimento garantisce un notevole miglioramento delle proprietà meccaniche del pezzo finale grazie alla diminuzione della porosità.
Fare un passo 06: Raffreddamento e solidificazione
Lasciare cristallizzare il metallo fuso all'interno dello stampo. I tempi di coalescenza possono essere più lunghi e solitamente richiedono tempi di coalescenza più lunghi 10 A 30 secondi a seconda dello spessore e del materiale della parte.
Fare un passo 07: Espulsione del Getto
Dopo che la miscela è stata impostata, si procede quindi all'apertura della matrice e al recupero del getto tramite perni estrattori che esercitano una trazione di circa 10 tonnellate. In questo modo è più semplice rimuovere il materiale senza intaccare la parte, e mantenendo così le sue dimensioni.
Fare un passo 08: Rifilatura e rifinitura
Rimuovere il materiale indesiderato dalla fusione incorporando adeguati strumenti di rifinitura meccanica o fustelle. Le operazioni finali su un pezzo possono essere eseguite mediante lavorazione meccanica, trattamento superficiale, o lucidatura, che può essere definita dalla rugosità media della superficie o Ra.
Fare un passo 09: Garanzia di qualità
Eseguire test rigorosi e completi sul contorno del getto finito per verificare porosità o errori dimensionali. I test ad ultrasuoni o a raggi X vengono utilizzati per verificare la qualità di tutte le parti prima di venderle sul mercato.
Vantaggi della pressofusione ad alta pressione
High-Pressure Die Casting (HPDC) è molto apprezzato per i suoi vantaggi rispetto agli approcci convenzionali. Here are the common benefits of this process:
Maggiore velocità di produzione
Compared to gravity or low-pressure casting, HPDC increases production efficiency by a large margin. High-speed injection takes a short time to fill the die and in the process leads to low cycle times. Perciò, it is ideal for industries that need many parts, and HPDC is the preferred method for quantity production.
Alta qualità dei componenti
Products made through HPDC are characterized by high accuracy and quality of the components. High dimensional accuracy and improved surface finishes mean less post-processing is required hence reducing time and expense. It also makes plating and coating easier because it provides a smooth surface on which to apply the finishes. Tuttavia, HPDC offers a uniformity of the mechanical characteristics of the produced components, thus providing reliability in use.
Capacità per prodotti a parete sottile
Dal punto di vista progettuale, L'HPDC offre il vantaggio di strutture a pareti sottili. A seconda delle esigenze progettuali è possibile realizzare spessori di parete inferiori a 0,4 mm. Questa capacità si traduce in un notevole risparmio di peso, essenziale in settori quali quello automobilistico e aerospaziale. Inoltre, il metodo può includere inserti che possono essere fusi in primo luogo, riducendo così il numero di parti da assemblare.
Progettazione adattiva della complessità edilizia
Le forme dello stampo dell'HPDC consentono lo sviluppo di progetti complessi a causa della natura del processo. Con questa tecnica, i produttori possono creare geometrie complesse che potrebbero essere difficili da utilizzare con altre tecnologie. Questa flessibilità si presta a diversi assemblaggi e migliora ulteriormente la funzionalità del prodotto finito.
Longevità degli utensili
HPDC (pressofusione ad alta pressione) consente la produzione efficiente di parti utilizzando stampi progettati per sopportare più cicli di produzione. Questa durabilità riduce il costo unitario, consentendo così ai produttori di distribuire i costi iniziali degli utensili su molte parti. La progettazione di stampi di alta qualità consente di ottenere una produzione di alta qualità anche dopo diversi cicli di produzione.
Svantaggi della pressofusione ad alta pressione
Tuttavia, ci sono alcuni inconvenienti nell'utilizzo della pressofusione ad alta pressione (HPDC) che può renderlo inadatto in alcune condizioni.
Costo iniziale e costo operativo elevati
I costi irrecuperabili e iniziali sono elevati per l’implementazione dell’HPDC. La realizzazione degli stampi è costosa, più di altre tecniche. Generalmente, questi costi sono giustificati solo per la produzione di massa di beni.
Pochi vantaggi per getti più spessi
Mentre l'HPDC garantisce cicli produttivi molto brevi, il vantaggio diminuisce all'aumentare dello spessore del getto. More thickness of the wall prolongs the time taken for solidification negating the benefits of the quick injection.
Rischio di porosità nei getti
Porosity in cast parts occurs due to the presence of air pockets. Several factors contribute to this issue, Compreso; alloy choice, cooling shrinkage, and the rate at which the mold fills up with molten metal. Porous castings are bad for structures and their performance as they hold weak mechanical properties.
Problemi con il trattamento termico e la saldatura
Like any other casting process, microcracks in porous castings can be caused by welding or heat treatment. During these processes, air trapped in the pores expands causing failure of the various components. If the material requires heat treatment, then you may require special methods of avoiding porosity.
Applicabile solo ai metalli ad alta fluidità
The applications of HPDC are restricted to metals that exhibit high fluidity. I materiali più appropriati per l'uso nella produzione di rivestimenti a base metallica includono l'alluminio, zinco, e magnesio. Questa limitazione limita l'applicabilità dell'HPDC per altri tipi di metallo.
Pressofusione ad alta pressione: Sistemi a camera calda e fredda
La pressofusione ad alta pressione impiega due sistemi distinti per l'iniezione del metallo fuso negli stampi:
- Sistema a camera calda
- Sistema a camera fredda
Affidandolo a questi sistemi, discutiamo più a fondo per una buona comprensione;
Sistema a camera calda
Il sistema è ben applicabile per metalli come lo zinco, magnesio, Guida, eccetera. Il meccanismo di iniezione rimane ancora immerso nel metallo liquido. In funzione, un pistone spinge il metallo fuso attraverso l'ugello nello stampo.
Sistema a camera fredda
Per metalli ad alto punto di fusione, solitamente viene sfruttato il sistema della camera fredda. Alcuni degli esempi di metalli includono alluminio e rame. Ciascun sistema è in grado di produrre parti in magnesio, ma le parti piccole utilizzano spesso camere calde, mentre le parti di grandi dimensioni richiedono camere fredde a causa di fattori dimensionali.
I sistemi a camera fredda funzionano a una pressione più elevata rispetto ai sistemi a camera calda. Il processo di colata è più veloce ed è per questo che i ritmi di produzione sono normalmente più elevati nelle camere calde.
Sistemi di Iniezione in Camera Fredda
Il sistema a camera fredda utilizza due tipi di metodi di iniezione:
- Iniezione orizzontale
- Iniezione verticale
Il metallo fuso viene convogliato direttamente in un canale di alimentazione che alimenta la camera fredda. Questo versamento può essere effettuato automaticamente o manualmente.
Il pistone è azionato idraulicamente e scende attraverso un canale in acciaio. Questa azione impedisce alla luce di entrare e costringe il metallo fuso ad entrare nello stampo con pressione e ad alta velocità.
Successivamente, il pistone ritorna nella posizione iniziale, e lo stampo viene rilasciato per il prodotto solidificato. Il getto viene quindi espulso, ed il gruppo di stampaggio ritorna nella posizione di ricevimento di un altro lotto.
Quali sono i metalli più comuni utilizzati nella pressofusione ad alta pressione?
I tipi più comuni di metalli utilizzati per la pressofusione ad alta pressione includono:
Pressofusione di alluminio
La pressofusione dell'alluminio comporta la forzatura dell'alluminio fuso in uno stampo ad alta pressione fino a (1,500 A 25,000 psi). Il processo si traduce in geometrie a sezione trasversale complesse e strette con una superficie lucida. I prodotti comuni comprendono componenti di autoveicoli, soffianti a canale laterale, custodia per apparecchiature elettroniche, e articoli di produzione.
Pressofusione di zinco
La pressofusione di zinco è una tecnica ad alta pressione. Implica forzare lo zinco fuso negli stampi per produrre parti precise. Produce forme complesse con caratteristiche superficiali superiori. Il processo viene applicato più frequentemente nelle parti di automobili e nei connettori elettrici. Nel processo, intervalli di pressione compresi tra 1000 A 30000 psi).
Pressofusione di magnesio
Magnesium die casting is a lightweight material-forming process in which high pressure is used to force molten magnesium into molds. This method also generates tough and rigid components that are suitable for automotive and aerospace applications. Magnesium die casting works at moderate pressures of around 1500 A 20000 psi and this results in high levels of accuracy in terms of dimension as well as surface finish. Inoltre, the lightweight nature of magnesium has positive implications for the fuel efficiency of vehicles.
Applicazioni della pressofusione ad alta pressione
The high quality attained with HPDC makes it more preferred in various industries. Key applications include:
Settore automobilistico
In automotive manufacturing, HPDC is used to manufacture significant structural parts made of light metals such as aluminum and magnesium. Examples of common parts are engine blocks, transmission housings, and oil pans. These components need light durable structures to improve vehicle performance and efficiency in terms of fuel consumption.
Campo medico
HPDC can be considered an optimum technique in the production of lightweight surgical instruments. Medical devices including imaging equipment and infusion pumps are produced through this process. As medical applications require high-quality reliable components because of the precision and performance needed.
Industria aerospaziale
The aerospace manufacturing sector turns to HPDC as a technique that suits complex geometries. Examples are aluminum, zinco, and magnesium which are used in the production of parts for automobile engines and other structures used in aircraft. Le proprietà meccaniche dei componenti creati tramite HPDC sono in linea con i requisiti di sicurezza e prestazioni richiesti per i componenti aerospaziali.
Massima precisione: servizi personalizzati di pressofusione ad alta pressione
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Domande frequenti generali
Q1. Qual è il tempo di ciclo normale della pressofusione ad alta pressione?
I tempi di ciclo per la pressofusione ad alta pressione sono intermedi 15 E 60 secondi a seconda del design e delle dimensioni della parte. Because of this rapid turnaround, the system is well-suited for high-volume manufacturing.
Q2. Qual è lo spessore comune della parete quando si utilizza questo processo?
Using high-pressure die casting, it is possible to achieve the wall thickness of as low as 0.5 mm, while maintaining the high strength of the component.
Q3. In che modo la pressofusione ad alta pressione influisce sulle proprietà meccaniche?
The mechanical properties of high-pressure die-cast parts are superior to those of sand-cast parts; yield strength ranges from 200 A 300 MPa and tensile strength ranges from 250 A 400 MPa depending on the type of alloy used.
Q4. Quale percentuale di scarti viene normalmente prodotta nella pressofusione ad alta pressione?
The production process is also very efficient, with waste of less than 5%, mainly due to trimming and material excess, which can be returned to the production cycle.
Q5. In che modo la temperatura dello stampo influisce sul processo di fusione?
It’s important to keep mold temperatures in the range of 180 A 300 C for better outcomes. Cooling times are longer at lower temperatures, and surface finish is better at higher cooling rates. Tuttavia il calore eccessivo può essere problematico per la precisione dimensionale.
Q6. Gamma di pressioni di pressofusione ad alta pressione
La pressofusione ad alta pressione funziona tipicamente a pressioni che vanno da 1,500 A 30,000 psi. Questa alta pressione consente al metallo fuso di riempire lo stampo in modo rapido e uniforme.
