Fundición a presión por inyección: proceso, ventajas y aplicaciones

La fundición inyectada, también conocida como fundición a presión, es un proceso de metalurgia de alta eficiencia y precisión que implica la inyección de metal fundido a alta presión en un molde o matriz reutilizable. La primera patente relacionada con la fundición a presión se concedió en 1849 para una pequeña máquina operada manualmente que se utilizaba en la producción mecanizada de tipos de impresión. Esta tecnología ha evolucionado significativamente desde su inicio a mediados del siglo XIX y, en la actualidad, se utiliza ampliamente en diversas industrias, incluidas la automotriz, la aeroespacial, la electrónica y los bienes de consumo.

Este artículo profundiza en las complejidades de la fundición a presión, incluidos sus principios, maquinaria, materiales, pasos del proceso y ventajas.

Fundamentos de la fundición inyectada

La fundición inyectada es un proceso de fundición de metales que utiliza una inyección presurizada de metal fundido en una matriz o molde diseñado con precisión. La matriz está hecha de metal, generalmente acero o aleación endurecida, y presenta una cavidad que refleja la forma deseada del producto final. Una vez que el metal fundido se inyecta en la matriz, se solidifica bajo presión, lo que da como resultado una fundición de alta calidad con precisión dimensional y acabado superficial suave.

Ventajas de la fundición inyectada

La fundición inyectada ofrece varias ventajas sobre otros métodos de fundición:

• Las máquinas de fundición a presión pueden producir de docenas a miles de piezas por hora, lo que las hace ideales para producción de alto volumen.
• El proceso produce piezas fundidas con tolerancias estrictas y una precisión dimensional excelente, y a menudo requiere un mecanizado adicional mínimo o nulo.
• La inyección presurizada da como resultado un acabado superficial suave y uniforme, eliminando la necesidad de un tratamiento de superficie extenso.
• El material de desecho generado durante el proceso a menudo se recicla, minimizando el desperdicio y reduciendo los costos de producción.
• La fundición a presión puede producir formas complejas con detalles intrincados, incluidas paredes delgadas y geometrías intrincadas.

Desafíos en la fundición inyectada

A pesar de sus ventajas, la fundición inyectada presenta algunos desafíos. El costo inicial de crear la moldes de fundición a presión Puede ser alto, lo que lo hace menos económico para producciones de bajo volumen. Además, el proceso puede no ser adecuado para ciertos materiales con puntos de fusión altos, como algunos aceros o aleaciones de titanio.

La porosidad, o la presencia de pequeñas bolsas de aire en la pieza terminada, es otro problema potencial. Esto puede ocurrir si el metal no fluye uniformemente hacia el molde, lo que provoca debilidades en la pieza.

Maquinaria utilizada en la fundición inyectada

Las máquinas de fundición inyectada suelen funcionar de forma hidráulica y en posición horizontal. Existen dos tipos principales de máquinas de fundición inyectada:

Máquinas de Cámara Caliente

Las máquinas de fundición a presión con cámara caliente tienen un crisol (crisol) ubicado dentro de la máquina, generalmente sobre el cilindro de inyección. El crisol se mantiene caliente para mantener el metal en estado fundido. Luego, el metal fundido se introduce a través de un cuello de cisne en el cilindro de inyección mediante un pistón o émbolo, que se acciona hidráulicamente.

Ventajas:

• Proceso de fusión e inyección continuo, que aumenta la productividad.
• Adecuado para metales con bajo punto de fusión como aleaciones a base de zinc, estaño y plomo.
• Tiempos de ciclo más rápidos en comparación con las máquinas de cámara fría.

Usado:Se utiliza comúnmente para producir piezas de tamaño pequeño a mediano con detalles intrincados, como joyas, conectores eléctricos, pequeñas piezas de automóviles y juguetes.

Maquinas de cámara fría

Las máquinas de fundición a presión de cámara fría tienen un crisol u horno separado ubicado fuera de la máquina. El metal se funde en el crisol y luego se transfiere, generalmente mediante una cuchara o un brazo mecánico, al cilindro de inyección. Luego, el cilindro de inyección se acciona hidráulicamente para forzar el metal fundido a entrar en la cavidad del molde.

Ventajas:

• Capaz de manipular metales con puntos de fusión más altos como aleaciones de aluminio, magnesio y cobre.
• Mayores capacidades de fundición en comparación con las máquinas de cámara caliente.
• Mejor control sobre la temperatura y la calidad del metal fundido.

Usado:Se utiliza para producir piezas más grandes y complejas, incluidos componentes automotrices, bloques de motor, cajas de transmisión y carcasas para dispositivos electrónicos y electrodomésticos.

Aplicaciones de la fundición inyectada

La fundición inyectada se emplea en múltiples sectores, entre ellos:

• Bloques de motor
• Casos de transmisión
• Componentes estructurales
• Cajas de engranajes
• Soportes
• Cajas electrónicas
• Cuerpos de bomba
• Disipadores de calor
• Partes del compresor de aire
• cuadros de bicicleta
• Herrajes decorativos
• Carcasas de electrodomésticos
• Componentes de dispositivos médicos
• Piezas de acabado para automóviles
• Soportes aeroespaciales

El proceso de fundición inyectada

El proceso de fundición a presión consta de cuatro pasos principales: preparación del molde, inyección, solidificación, expulsión y acabado.

1. Preparación del molde:Antes de comenzar el proceso de fundición, se rocía el molde con un lubricante para controlar la temperatura de la matriz y facilitar la extracción de la pieza fundida. Luego se cierra el molde, lo que garantiza un sellado hermético entre las mitades del molde.
2. Inyección:El metal fundido se inyecta en la matriz a alta presión, que suele oscilar entre 10 y 175 MPa (1,500 y 25,000 XNUMX psi). Esta inyección a alta presión garantiza un llenado rápido de la cavidad de la matriz, lo que evita discontinuidades incluso en secciones delgadas. Sin embargo, también genera el problema potencial de atrapamiento de aire, que se minimiza al incluir respiraderos a lo largo de las líneas de separación.
3. Solidificación:Una vez que se llena el molde, se mantiene la presión hasta que la pieza se solidifica. Un refrigerante que fluye a través de las secciones del molde facilita el proceso de solidificación. Después de la solidificación, se relaja la sujeción del molde y se expulsa la pieza para enfriarla y terminarla.
4. Expulsión y acabado:Los pasadores expulsores empujan la pieza fundida fuera del molde. Posteriormente, la chatarra, incluidas las compuertas, los canales, las mazarotas y las rebabas, se separa de la pieza fundida. Esto se hace a menudo utilizando un troquel de recorte especial en una prensa mecánica o una prensa hidráulica. La chatarra reciclada se vuelve a fundir para su uso futuro.

Materiales utilizados en la fundición inyectada

Si bien se pueden utilizar varios metales, los materiales más comunes incluyen:

Aluminio:

El aluminio es un material muy utilizado por su ligereza y su excelente resistencia a la corrosión. Sus aplicaciones más destacadas son en la industria automotriz, donde se utiliza para bloques de motor, cajas de transmisión y diversos componentes estructurales que requieren tanto resistencia como peso reducido. Su capacidad para soportar entornos hostiles también hace que el aluminio sea ideal para piezas expuestas al calor o la humedad.

Zinc

Las aleaciones de zinc, conocidas por su resistencia superior y su excelente acabado superficial, se utilizan habitualmente en la fundición a presión para producir componentes que requieren tanto durabilidad como una apariencia de alta calidad. La capacidad del zinc para fundir detalles intrincados con alta precisión lo convierte en una excelente opción para bienes de consumo, carcasas electrónicas y piezas de automóviles, como soportes y componentes de engranajes.

Magnesio

El magnesio, valorado por ser uno de los metales estructurales más ligeros, se utiliza cada vez más en la fundición a presión, en particular para aplicaciones aeroespaciales y automotrices. Las piezas fundidas a presión de magnesio brindan resistencia y al mismo tiempo reducen significativamente el peso de las piezas, lo que es crucial en industrias que priorizan la eficiencia del combustible y el rendimiento. Su capacidad para absorber los golpes y resistir el desgaste hace que el magnesio sea una opción atractiva para los componentes de alto rendimiento.

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