Pressofusione ad alta pressione: come lo fa l'industria

Sei mai stato curioso di conoscere il processo di produzione di parti complesse di veicoli come blocchi motore, gruppi propulsori e componenti di sospensioni? Al contrario, gli strumenti leggeri utilizzati nell’industria medica possono essere facilmente fabbricati. Pressofusione ad alta pressione (HPDC), che è un modo comune di produrre oggetti, può realizzare entrambi i tipi di prodotti.

Cosa rende l’HPDC così popolare e versatile? Questo articolo fornisce una spiegazione completa degli aspetti tecnici del processo di pressofusione, nonché dei suoi numerosi usi e vantaggi. Grazie a questa conoscenza, puoi prendere una decisione informata se l'HPDC è il metodo di produzione giusto per le tue esigenze.

Cos'è la pressofusione ad alta pressione?

Il processo di pressofusione ad alta pressione prevede l'alimentazione del metallo fuso in uno stampo e il lasciarlo solidificare per creare il componente desiderato. Il metallo fuso viene spinto nella cavità dello stampo ad alta pressione, generalmente con l'ausilio della pressione idraulica, e una robusta pressa lo mantiene in posizione. Una volta completata la solidificazione, lo stampo viene aperto per rimuovere la colata. La trafila viene poi nuovamente bloccata per il ciclo produttivo successivo. L'attrezzatura per la pressofusione ad alta pressione è costituita da due blocchi di acciaio che creano le due estremità della cavità dello stampo, formando l'oggetto desiderato.

Storia dell'evoluzione della pressofusione ad alta pressione

La pressofusione fu sviluppata per la prima volta a metà del 1800 per l'industria della stampa, dove una miscela di piombo e stagno veniva versata in uno stampo di acciaio per produrre le chiavi delle macchine da stampa. Nel corso del tempo, il processo ha guadagnato popolarità in una vasta gamma di settori. Utilizzando diverse forme di stampi, la pressofusione potrebbe creare una gamma diversificata di prodotti. A partire dal 1914, il processo di produzione iniziò a incorporare altri materiali come le leghe di zinco e alluminio, che sono ancora comunemente utilizzati nel settore oggi. Inoltre, verso la metà degli anni ’1930, la maggior parte delle leghe attualmente utilizzate nell’industria erano diventate disponibili.

Come funziona la pressofusione ad alta pressione?

Il funzionamento tipico dell'HPDC prevede quattro fasi, ovvero preparazione dello stampo, iniezione, espulsione e trattamento post-colata. Gli adattamenti per soddisfare i requisiti specifici del prodotto possono portare a tecniche come la pressofusione sotto vuoto, la pressofusione a riempimento lento e la lavorazione dei metalli semisolidi (SSM). Tuttavia, la sequenza procedurale fondamentale rimane la seguente:

Preparazione dello stampo

Per iniziare il ciclo produttivo è fondamentale ripulire lo stampo pressofuso da eventuali impurità e lubrificare le sue pareti interne. Questo processo regola la temperatura dello stampo e facilita l'estrazione senza sforzo del prodotto colato.

Iniezione

Il metallo fuso viene colato in una camera di iniezione e successivamente iniettato nello stampo, operazione che può essere ottenuta tramite due metodi: iniezione a camera calda e iniezione a camera fredda.

Iniezione a camera calda

Il metodo ad immersione prevede l'immersione del sistema di iniezione nel forno fusorio, dove il metallo fuso scorre attraverso lo stantuffo e l'ugello prima di entrare nello stampo. Questa tecnica è ideale per metalli come zinco, magnesio e piombo.

Iniezione a camera fredda

Il metodo della camera fredda prevede il versamento manuale o automatico del metallo fuso in un manicotto della camera fredda, seguito dall'uso di uno stantuffo idraulico per forzare il metallo nello stampo dopo aver sigillato la porta. Una volta completata la solidificazione, lo stantuffo viene rimosso e lo stampo viene aperto per espellere la cavità. Questo approccio è più adatto per materiali solidi con punti di fusione elevati, come alluminio, ottone e magnesio. Il processo a camera fredda può utilizzare l'iniezione orizzontale o verticale.

Il magnesio può funzionare sia con processi di iniezione a camera fredda che a camera calda. In genere, le macchine a camera calda vengono utilizzate per parti piccole e complesse a causa delle limitazioni dimensionali. Inoltre, le parti pressofuse in zinco ad alta pressione sono generalmente più resistenti delle parti pressofuse in alluminio.

In entrambi i metodi, il processo di iniezione avviene rapidamente e ad alte pressioni, tipicamente comprese tra 1,500 e 25,000 PSI. Lo stampo deve essere completamente sigillato e mantenuto ad alta pressione per facilitare la solidificazione. Le pressioni idrauliche vengono utilizzate per comprimere eventuali gas intrappolati all'interno dello stampo e compensare il ritiro di solidificazione durante il processo di raffreddamento. Le forze disponibili in commercio fino a 4000 tonnellate sono sufficienti per fissare lo stampo e resistere alle alte pressioni.

Rimozione della parte

Una volta confermato che il metallo fuso si è solidificato, la cavità può essere rimossa dallo stampo. Ciò si ottiene utilizzando perni di espulsione, che solitamente si trovano sull'estremità mobile dello stampo e spingono il pezzo fuso solidificato fuori dalla cavità.

Guarnizione

L'ultima fase della pressofusione ad alta pressione prevede la rimozione del materiale in eccesso sia dal prodotto che dallo stampo. Il processo di rifilatura può comportare l'uso di strumenti come una fustella o una sega. Inoltre, eventuali scarti metallici generati durante la produzione possono essere riciclati e riutilizzati nei cicli successivi.

Se sei interessato a saperne di più sulla pressofusione, la nostra guida sulla pressofusione a bassa pressione può essere una risorsa preziosa per ampliare le tue conoscenze.

Vantaggi della pressofusione ad alta pressione

La pressofusione ad alta pressione è un processo popolare in vari settori grazie ai suoi numerosi vantaggi rispetto ad altri processi di produzione. Di seguito sono riportati alcuni dei vantaggi.

Tassi di produzione più elevati

Rispetto alla fusione a bassa pressione o a gravità, i processi di fusione ad alta pressione comportano tassi di produzione più elevati. L'uso dell'alta pressione consente l'iniezione di metallo fuso ad alte velocità, con conseguenti tempi di produzione più rapidi. Di conseguenza, questo approccio è popolare nella produzione di grandi volumi.

Parti di buona qualità prodotte

Inoltre, la fusione ad alta pressione offre una qualità eccellente in termini di precisione dimensionale e finitura superficiale superiore. I prodotti ad alta precisione realizzati con questo metodo in genere non richiedono processi di rifinitura aggiuntivi, che possono essere lunghi e costosi. La finitura superficiale liscia semplifica inoltre il processo di placcatura. Inoltre, i prodotti di pressofusione ad alta pressione offrono vantaggi come eccellente uniformità e proprietà meccaniche ottimali.

Prodotti a parete sottile

Le alte pressioni utilizzate in questo processo di pressofusione consentono la creazione di sezioni trasversali più sottili rispetto ad altri metodi di fusione. A seconda delle dimensioni e dei requisiti del componente è possibile ottenere spessori di parete inferiori a 0.40 mm. Queste pareti sottili possono aiutare a ridurre il peso del prodotto finale. Inoltre, le pareti sottili consentono l'inclusione di inserti (noti anche come parti “co-cast”), come viti e camicie, all'interno del prodotto durante il processo di fusione. Ciò riduce il numero di componenti necessari durante l'assemblaggio.

Ottieni una progettazione complessa

Il processo di pressofusione offre la possibilità di utilizzare varie forme di stampi, garantendo flessibilità nella produzione di parti complesse. Ciò consente la creazione di componenti complessi che possono aiutare in assiemi complessi.

Stampi durevoli

Gli stampi utilizzati nel processo hanno una lunga durata, rendendoli adatti al riutilizzo in molteplici cicli produttivi. Ciò aiuta a ridurre il costo unitario del prodotto pressofuso.

Applicazioni della pressofusione ad alta pressione 

Grazie alla qualità superiore dei prodotti ottenuti tramite HPDC, il processo ha trovato varie applicazioni critiche in una serie diversificata di industrie.

Industria automobilistica

La pressofusione ad alta pressione è adatta per la produzione di una gamma di componenti strutturali automobilistici in alluminio e magnesio. Questi componenti includono, tra gli altri, blocchi motore, scatole del cambio, coppe dell'olio, supporti motore e traverse.

Settore medico

Il processo HPDC è ampiamente utilizzato anche nel settore medico per la produzione di strumenti chirurgici leggeri. Inoltre, viene utilizzato per la produzione di dispositivi medici come pompe per infusione e apparecchiature per l'imaging ad alta produzione.

Industria aerospaziale

L'industria aerospaziale utilizza ampiamente il processo HPDC grazie alla sua capacità di produrre progetti complessi e automazione. Le leghe di alluminio, zinco e magnesio sono comunemente utilizzate per produrre componenti di motori per applicazioni aerospaziali.

FAQS

Q1. Perché si chiama pressofusione?

Il processo di pressofusione ad alta pressione utilizza stampi, che sono generalmente realizzati in acciaio e realizzati interamente Lavorazione CNC. Questi stampi vengono utilizzati come stampi in cui viene iniettato il metallo liquido. La filiera è divisa in due metà: una metà fissa fissata alla macchina di colata e una metà mobile dell'espulsore.

Q2. In che modo la pressofusione differisce dagli altri metodi di produzione della fusione?

I vantaggi della pressofusione si sovrappongono a quelli dei prodotti fusi a gravità. Condividono vantaggi simili come la solidità, l'estetica e la struttura del metallo, nonché una comprovata resistenza alla fatica ed efficaci qualità di smorzamento del suono. Inoltre, la pressofusione garantisce ritmi di produzione rapidi con un'eccezionale precisione dimensionale, spesso eliminando la necessità di ulteriori lavorazioni meccaniche. Al contrario, la fusione in sabbia richiede un nuovo stampo per ogni produzione, mentre la fusione in stampo permanente è relativamente più lenta della pressofusione ad alta pressione (HPDC).

Q3. Qual è la differenza tra pressofusione a bassa pressione e pressofusione ad alta pressione?

Pressofusione a bassa pressione (LPDC) opera entro un intervallo di pressione di 0.08-0.15 MPa, mentre la pressofusione ad alta pressione (HPDC) opera entro un intervallo molto più elevato di 30-70 MPa. LLPDC ha una velocità di produzione moderata e un ciclo di colata lento, mentre l'HPDC vanta velocità di produzione più elevate e cicli di colata più rapidi. L'HPDC produce tipicamente prodotti con un certo livello di porosità ma con una finitura superficiale di alta qualità. Nel frattempo, LPDC produce getti senza porosità, ma la finitura superficiale è nella media.