Proceso de fundición a presión, materiales, moldes, ventajas y desventajas | Neway
El moldeo a presión es un proceso de fabricación de metales preciso y eficiente, fundamental en la producción de bienes para los sectores industrial, comercial y de consumo. Las piezas de moldeo a presión son conocidas por su alta precisión, lo que convierte a este proceso en la opción preferida para crear componentes metálicos complejos, especialmente en escenarios de producción de gran volumen. El moldeo a presión utiliza frecuentemente materiales primarios como aleaciones de aluminio, magnesio y zinc, cada uno ofreciendo beneficios únicos y siendo adecuado para aplicaciones específicas. Esta exploración detallada del moldeo a presión proporcionará valiosos conocimientos a diseñadores y compradores de la industria manufacturera, particularmente a quienes buscan piezas a presión personalizadas.
Explorando los diferentes tipos de moldeo a presión
El moldeo a presión no es un proceso único. Se divide en varios tipos, cada uno con características y aplicaciones únicas, adaptándose a las necesidades de distintas plantas y proyectos de moldeo a presión.
Moldeo a presión en cámara caliente
Este método implica fundir el metal dentro de una cámara directamente conectada a la máquina de moldeo. Se utiliza normalmente para metales con puntos de fusión más bajos, como aleaciones de zinc, magnesio y plomo. Es más adecuado para fabricar piezas pequeñas, como cajas de reloj, hebillas de cinturón y carcasas de cigarrillos electrónicos. Para una comparación detallada, véase moldeo en cámara caliente vs en cámara fría.
Moldeo a presión en cámara fría
A diferencia del método de cámara caliente, el metal se funde en un horno separado antes de transferirse a la máquina. Este método es más lento pero se emplea para metales con puntos de fusión más altos, como aleaciones de aluminio moldeadas a presión A380.
Pasos del proceso de moldeo a presión
Independientemente del tipo de moldeo, el proceso sigue una rutina establecida. Estos son los pasos involucrados:
Sujeción
La etapa inicial consiste en cerrar los moldes. Las dos mitades del molde (la mitad de tapa y la mitad de expulsión) se bloquean juntas. El espacio entre estas mitades forma la cavidad del molde.
Inyección
En la siguiente fase, el metal fundido se inyecta a alta presión en la cavidad del molde. La presión depende del tipo de material y del uso de una máquina de cámara caliente o fría. Esta presión asegura que el material llene incluso los rincones más pequeños del molde.
Enfriamiento
Tras la inyección, el metal fundido comienza a enfriarse y solidificarse en la cavidad del molde. La presión se mantiene durante esta etapa para minimizar la contracción y asegurar un llenado completo.
Expulsión
Una vez solidificado, el molde se abre y se utiliza un sistema de expulsión para retirar la pieza. Inmediatamente después de la expulsión, se puede realizar una nueva inyección, permitiendo la fabricación rápida y en masa de piezas idénticas.
Desbarbado
La etapa final es el desbarbado, que consiste en eliminar los excesos de metal uniendo la pieza, incluidos los rebabas de la línea de partición, así como los canales de alimentación y respiraderos.
Comprender estos pasos es crucial para diseñadores y compradores, ya que ayuda a planificar eficazmente el diseño y el proceso de producción.
Consideraciones de material en el moldeo a presión
El moldeo a presión emplea principalmente metales no ferrosos, aunque ocasionalmente se utilizan metales ferrosos. Los principales materiales son aleaciones de aluminio, magnesio y zinc, cada uno con propiedades y aplicaciones únicas. Para explorar opciones detalladas de materiales, consulte la base de datos de materiales.
Aleaciones de aluminio
Las aleaciones de aluminio son ligeras y ofrecen buena estabilidad dimensional, lo que las convierte en una excelente opción para piezas complejas y de detalle fino. Por ejemplo, Aluminio 360, A380 y B390 son opciones comunes, cada una adecuada para requisitos mecánicos y térmicos específicos.
Selector de materiales |
|---|
Comercial: | 360 | A360 | 380 b | A380 b | 383 | 384 b | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360.0 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383.0 | 384.0 | B390.0 | 413.0 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
Nominal: | Mg 0.5 | Mg 0.5 | Cu 3.5 | Cu 3.5 | Cu 2.5 | Cu 3.8 | Cu 4.5 | Si 12.0 | Si 12.0 | Si 5.0 | Mg 8.0 |
Comp: | Si 9.0 | Si 9.5 | Si 8.5 | Si 8.5 | Si 10.5 | Si 11.0 | Si 17.0 |
Composición química
Composición detallada | |||||||||||
Silicio Si | 9.0–10.0 | 9.0–10.0 | 7.5–9.5 | 7.5–9.5 | 9.5–11.5 | 10.5–12.0 | 16.0–18.0 | 11.0–13.0 | 11.0–13.0 | 4.5–6.0 | 0.35 |
Hierro Fe | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 2.0 | 1.3 | 2.0 | 1.8 |
Cobre Cu | 0.6 | 0.6 | 3.0–4.0 | 3.0–4.0 | 2.0–3.0 | 3.0–4.5 | 4.0–5.0 | 1.0 | 1.0 | 0.6 | 0.25 |
Magnesio Mg | 0.4–0.6 | 0.4–0.6 | 0.30 f | 0.30 f | 0.10 | 0.10 | 0.45–0.65 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 7.5–8.5 |
Manganeso Mn | 0.35 | 0.35 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
Níquel Ni | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.30 | 0.50 | 0.10 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
Zinc Zn | 0.50 | 0.50 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 1.5 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.15 |
Estaño Sn | 0.15 | 0.15 | 0.35 | 0.35 | 0.15 | 0.35 | — | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
Titanio Ti | — | — | — | — | — | — | 0.10 | — | — | — | — |
Otros | — | ||||||||||
Total otros c | 0.25 | 0.25 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.20 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
Aluminio Al | Resto Al | ||||||||||
Aleaciones de aluminio para moldeo a presión | |||||||||||
Comercial | 360 | A360 | 380 | A380 EF | 383 | 384 | B390* | 13 | A13 | 43 | 218 |
ANSI/AA | 360 | A360.0 | 380.0 | A380.0 | 383 E | 384.0 | B390.0 | 413 | A413.0 | C443.0 | 518.0 |
Propiedades mecánicas | |||||||||||
Resistencia a la tracción | |||||||||||
ksi | 44 | 46 | 46 | 47 | 45 | 48 | 46 | 43 | 42 | 33 | 45 |
(MPa) | 303 | 317 | 317 | 324 | 310 | 331 | 317 | 296 | 290 | 228 | 310 |
Límite elástico | |||||||||||
ksi | 25 | 24 | 23 | 23 | 22 | 24 | 36 | 21 | 19 | 14 | 28 |
(MPa) | 172 | 165 | 159 | 159 | 152 | 165 | 248 | 145 | 131 | 97 | 193 |
Alargamiento | |||||||||||
2 in (51 mm) % | 2.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 2.5 | <1 | 2.5 | 3.5 | 9 | 5 |
Dureza b | |||||||||||
BHN | 75 | 75 | 80 | 80 | 75 | 85 | 120 | 80 | 80 | 65 | 80 |
Resistencia al corte | 25 | 25 | 19 | 29 | |||||||
(MPa) | 193 | 179 | 193 | 186 | — | 200 | — | 172 | 172 | 131 | 200 |
Resiliencia | |||||||||||
ft·lb | — | — | 3 | — | 3 d | — | — | — | — | — | 7 |
(J) | — | — | 4 | — | 4 | — | — | — | — | — | 9 |
Fatiga c | |||||||||||
ksi | 20 (MPa | 18 | 20 | 20 | 21 | 20 | 20 | 19 | 19 | 17 | 20 |
(MPa) | 138 | 124 | 138 | 138 | 145 | 138 | 138 | 131 | 131 | 117 | 138 |
Módulo de Young | |||||||||||
psi ×106 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | 10.3 | — | 11.8 | 10.3 | — | 10.3 | — |
(GPa) | —71 | 71 | 71 | 71 | 71 | — | 81 | 71 | — | 71 | — |
Propiedades físicas | |||||||||||
Densidad | |||||||||||
lb/in³ | 0.095 | 0.095 | 0.099 | 0.098 | 0.099 | 0.102 | 0.098 | 0.096 | 0.096 | 0.097 | 0.093 |
(g/cm³) | 2.63 | 2.63 | 2.74 | 2.71 | 2.74 | 2.82 | 2.71 | 2.66 | 2.66 | 2.69 | 2.57 |
Rango de fusión | |||||||||||
°F | 1035–1105 | 1035–1105 | 1000–1100 | 1000–1100 | 960–1080 | 960–1080 | 950–1200 | 1065–1080 | 1065–1080 | 1065–1170 | 995–1150 |
°C | 557–596 | 557–596 | 540–595 | 540–595 | 516–582 | 516–582 | 510–650 | 574–582 | 574–582 | 574–632 | 535–621 |
Calor específico | |||||||||||
BTU/lb °F | 0.23 | 0.23 | 0.23 | 0.23 | — | 0.23 | — | 0.23 | 0.23 | 0.23 | — |
(J/kg °C) | 963 | 963 | 963 | 963 | — | 963 | — | 963 | 963 | 963 | — |
Coeficiente de expansión térmica | |||||||||||
in/in °F | — | — | 12.2 | 12.1 | 11.7 | 11.6 | 10.0 | 11.3 | 11.9 | 12.2 | 13.4 |
μm/m °K | — | — | 22 | 21.8 | 21.1 | 21.0 | 18.0 | 20.4 | 21.6 | 22 | 24.1 |
Conductividad térmica | |||||||||||
BTU/ft·h·°F | 65.3 | 65.3 | 55.6 | 55.6 | 55.6 | 55.6 | 77.4 | 70.1 | 70.1 | 82.2 | 55.6 |
W/m °K | 113 | 113 | 96.2 | 96.2 | 96.2 | 96.2 | 134 | 121 | 121 | 142 | 96.2 |
Conductividad eléctrica | |||||||||||
% IACS | 30 | 29 | 27 | 23 | 23 | 22 | 27 | 31 | 31 | 37 | 24 |
Coeficiente de Poisson | 0.33 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | 0.33 | — | — | — | — | 0.33 | — |
Aleaciones de zinc y ZA
Las aleaciones de zinc son las más fáciles de moldear bajo presión y ofrecen resistencia al impacto, flexibilidad y aptitud para el recubrimiento. Gracias a su buena fundibilidad, también reducen el desgaste del molde. Obtenga más información sobre aleaciones de zinc para moldeo a presión.
Aleaciones de cobre
Las aleaciones de cobre presentan alta resistencia, dureza, resistencia a la corrosión y excelente estabilidad dimensional. Véase también servicios de fundición de aleaciones de cobre.
Aleaciones de magnesio
El magnesio es más ligero que el aluminio y ofrece excelente mecanizado, adecuado para piezas que requieren detalles adicionales o acabados mecanizados.
Geometría en el diseño de moldeo a presión
Diseñar para el moldeo a presión requiere entender varios principios y consideraciones para garantizar que la pieza final cumpla las especificaciones y calidad deseadas. Aquí algunos aspectos clave:
Línea de partición
La línea de partición es donde se unen las dos mitades del molde. Su ubicación afecta la complejidad del molde y la apariencia del producto final.
Ángulo de salida
El ángulo de salida es una ligera inclinación en las paredes paralelas a la dirección de apertura del molde, permitiendo una expulsión más fácil de la pieza.
Radio de filete
Los filetes son esquinas y bordes redondeados que ayudan a reducir concentraciones de tensión y mejorar el flujo del metal fundido.
Brazos de soporte
Son elevaciones del diseño para montaje u otros fines. Deben conectarse a paredes o costillas para mejor soporte y enfriamiento.
Costillas
Son secciones delgadas y planas que añaden rigidez y ayudan en el flujo y enfriamiento del metal.
Agujeros y ventanas
Son aberturas en la pieza. Su tamaño y ubicación afectan el flujo y la resistencia del metal.
Tolerancias en moldeo a presión
El moldeo a presión permite alta precisión y tolerancias ajustadas. Sin embargo, las tolerancias dependen del material, diseño y proceso. Para tolerancias típicas y estándares de calidad, consulte estándares del proceso.
Dimensiones lineales
Son las medidas rectas de la pieza, afectadas por contracción del material y expansión térmica del molde.
Planitud
Mide la desviación de la superficie con respecto a una perfecta plana, afectada por la velocidad de enfriamiento y diseño.
Circularidad
Mide cuán cercana es la forma a un círculo perfecto, afectada por flujo y enfriamiento.
Acabados de superficie
Los acabados de superficie dependen del material, diseño y proceso. Varias opciones están disponibles. Para más información, consulte acabados superficie metálica y proceso de anodizado.
Acabados del molde
Se obtienen directamente tras el moldeo, variando con el material y estado del molde.
Acabados mecánicos
Mediante mecanizado, pulido, chorreado y bruñido.
Acabados químicos
Mediante grabado, anodizado y galvanizado.
Recubrimiento en polvo
Aplicación de pintura o polvo para acabado.
Acabados especializados que aportan propiedades estéticas y funcionales únicas.
Ventajas y desventajas
El moldeo a presión ofrece ventajas para la producción masiva de piezas complejas, pero presenta limitaciones. Para una comparación detallada, vea moldeo a presión vs moldeo en arena y moldeo a presión vs moldeo por inversión.
Moldeo multideslizante vs convencional
El moldeo multideslizante utiliza múltiples deslizadores para piezas complejas; el convencional es más simple y adecuado para piezas básicas.
Ventajas multideslizante
Permite fabricar piezas complejas con alta precisión y acabado superior en ciclos rápidos.
Ventajas convencional
Costo menor y simplicidad, ideal para piezas grandes y velocidades de inyección lentas.
Moldeo a presión vs inversión
El moldeo a presión es rápido y económico en gran volumen; la inversión ofrece detalle fino y excelente acabado, pero es más lento y costoso.
Moldeo a presión vs arena
El moldeo a presión tiene mayor precisión, mejor acabado y velocidad; el moldeo en arena es más flexible y adecuado para piezas voluminosas.
Consideraciones de costo
Varios factores influyen en el costo. Para un análisis de costos, consulte cálculo de costos.
Selección de material: El material afecta enormemente el costo; los metales de alta fusión requieren más energía y desgastan más el molde.
- Costo de producción: Incluye fusión, operación de máquina y mano de obra.
- Costo de molde: Alto para moldes complejos, amortizado en múltiples piezas.
- Costo secundario: Mecanizado, acabado y ensamblaje agregan gastos.
- Costo de acabado: Pintura, galvanizado o revestimiento incrementan costos.
- Reducción de costos: Optimizar diseño, material y procesos.
Aplicaciones por industria
El moldeo a presión se usa en muchos sectores por su precisión y acabado: automotriz, aeroespacial, médico, electrónica de consumo y energía. Cada sector aprovecha sus beneficios de calidad, precisión y eficiencia.
Un proceso versátil y eficiente
El moldeo a presión permite fabricar piezas complejas con alta precisión y excelente acabado. Ya sea aluminio, aleaciones de zinc u otros materiales, ofrece múltiples ventajas y es la opción preferida en muchas industrias. Para iniciar su proyecto, visite servicio de piezas personalizadas.
Es esencial para la producción de piezas de alta calidad en automotriz, electrónica, aeroespacial, médico y construcción. Con avances tecnológicos, sus aplicaciones siguen expandiéndose.
Para compradores y diseñadores de piezas personalizadas, comprender el proceso—desde materiales hasta diseño, tolerancias, acabados y costos—es clave para tomar decisiones informadas y aprovechar al máximo el moldeo a presión.
Espero que esta exploración detallada le haya resultado útil. No dude en solicitar cambios o precisiones adicionales.
