Pressofusione di leghe di alluminio 101

Pressofusione in lega di alluminio è un processo di pressofusione ampiamente utilizzato nel settore manifatturiero che prevede la produzione di parti di metallo precise e complesse con efficienza. In questo caso, possiamo elencare i metalli che hanno una varietà di applicazioni grazie alla loro capacità di essere molto forti e leggeri allo stesso tempo. Inoltre, possiamo elencare quelli praticamente resistenti alla corrosione, come le leghe di alluminio, particolarmente apprezzate nella produzione di automobili. Questo articolo analizza anche i processi, le proprietà, le sfide e le applicazioni della pressofusione di leghe di alluminio. Si approfondisce il processo completo, le tipologie e le differenze rispetto ad altri processi.

Che cos'è la pressofusione?

È un processo di produzione che utilizza l'alta pressione per forzare un metallo fuso a riempire una cavità dello stampo. Consente inoltre di generare modelli eccellenti con sagomatura quasi netta, finitura superficiale di dimensioni accurate e forme complicate.

Diversi tipi di pressofusione

La pressofusione ha molte tipologie. Discutiamone in dettaglio;

1. Pressofusione a camera calda

È adatto soprattutto per le leghe di zinco e magnesio. Questo processo prevede l'immersione del sistema di iniezione nel metallo fuso per facilitare una rapida colata. È ideale per l'uso in una grande produzione, ma non è adatto per l'uso in leghe ad alto punto di fusione. pressofusione di zinco per saperne di più

2. Pressofusione a camera fredda

È l'ideale per metalli come l'alluminio e l'ottone che hanno punti di fusione elevati. Qui trasferiamo il fuso in una camera fredda e poi lo iniettiamo nello stampo. In questo modo si risparmia il rischio di calore per l'apparecchiatura, ma i cicli operativi sono più lunghi. Ottenuto servizi di pressofusione di alluminio per saperne di più su questo processo.

3. Pressofusione a bassa pressione

L'uso della pressofusione a bassa pressione con leghe di alluminio e magnesio. Provoca una porosità minima ma una buona qualità strutturale. Inoltre, richiede molto tempo, ma è adatta a creare la parte più robusta del prodotto.

4. Pressofusione ad alta pressione (HPDC)

Comune nelle leghe di alluminio, zinco e magnesio. In questo caso, iniettiamo il metallo fuso ad altissima pressione in forme complicate e texture superficiali fini. È quindi molto adatto per applicazioni che richiedono pezzi con grandi quantità di produzione e aree con grandi sezioni trasversali che possono essere porose. Vai a pressofusione ad alta pressione per saperne di più.

5. Pressofusione a gravità

La pressione stazionaria viene utilizzata per colare il metallo fuso in uno stampo, ottenendo oggetti resistenti e a bassa porosità. Viene utilizzato nelle linee di produzione in cui è necessario produrre un numero inferiore di pezzi alla volta, ma è relativamente più lento dei processi basati sulla pressione.

7. Pressofusione a pressione

In questo caso, i semilavorati vengono realizzati con il metodo della forgiatura a pressione, in cui il metallo fuso è ad alta pressione e può anche evitare la porosità della colata. Questo metodo è adatto alla struttura di un pezzo, ma ha un costo più elevato e tempi di ciclo lenti.

Definire la lega di alluminio in pressofusione

Pressofusione in lega di alluminio è un processo in cui i materiali in lega di alluminio fusi vengono forzati sotto pressione in stampi o matrici. In questo modo, si può formare la forma desiderata e una finitura superficiale molto liscia. Viene impiegato nella produzione di componenti con forme complicate che richiedono elevata resistenza, rigidità e bassa densità, integrate con una buona finitura superficiale e dimensioni accurate. La lega di alluminio ha tutte le caratteristiche favorevoli di un elevato coefficiente di corrosione e di trasferimento del calore e di un rapporto durezza-peso. Uno dei vantaggi di questo processo è che la pressofusione è adatta a processi di produzione su larga scala.

Selezione del materiale giusto per la pressofusione di leghe di alluminio

I materiali utilizzati sono molto importanti nel settore della pressofusione di leghe di alluminio, poiché determinano l'efficienza, la qualità, l'affidabilità e il costo del prodotto finale. Le leghe scelte correttamente garantiscono:

1. Forza e durata: I prodotti devono sostenere carichi di lavoro.
2. Prestazioni termiche ed elettriche: Strettamente associato alla conduttività termica e alla dissipazione.
3. Resistenza alla corrosione: Essenziale per le ricerche relative a prodotti o servizi per l'outdoor e la nautica.
4. Colabilità: Riduce al minimo le distorsioni di produzione con un minor numero di difetti.
5. Lavorabilità e finitura: garantisce una riduzione delle complessità dei processi successivi alla colata.
6. Efficienza dei costi: Raggiunge le prestazioni relative all'esecuzione del bilancio.
7. Sostenibilità: Tali leghe possono ridurre al minimo e persino causare effetti negativi sull'ambiente.

Leghe di alluminio nella pressofusione

Le leghe di alluminio per pressofusione sono comuni a molti settori industriali perché questi materiali possiedono qualità desiderabili negli stampi, come la leggerezza, l'alta resistenza e la resistenza alla corrosione.

Processo completo per la pressofusione di leghe di alluminio

La pressofusione di alluminio prevede la formazione di primi pezzi elaborati e precisi mediante l'applicazione di una pressione su leghe di alluminio fuse. Di seguito sono riportate le fasi principali:

1. Preparazione dello stampo

• Design dello stampo: Uno stampo in acciaio riutilizzabile (die) è preprogettato e scolpito con precisione per soddisfare la forma e la funzione di un particolare pezzo appena prodotto.
• Preriscaldamento degli stampi: Una è quella di riscaldare lo stampo per ridurre al minimo lo shock termico e quindi facilitare il flusso del metallo.
• Lubrificazione: La lubrificazione viene utilizzata per evitare l'incollaggio e facilitare la rimozione di alcune parti.

2. Fusione e selezione delle leghe

Le leghe di alluminio vengono brasate a una temperatura di circa 660 gradi centigradi (1220 Fahrenheit) in un forno. L'alluminio viene poi mantenuto a una temperatura relativamente costante per conservare le proprietà materiali del metallo.

3. Iniezione

• Pressofusione a camera calda: Nel caso di leghe a bassa fusione (che nel caso dell'alluminio sono relativamente rare).
• Pressofusione a camera fredda: L'alluminio fuso viene quindi trasferito su un rimorchio e versato in una camera fredda della pressa per la forgiatura di leghe di alluminio, dove viene iniettato ad alta pressione, con una forza compresa tra mille e cinquecento e venticinquemila libbre.

L'uso dell'alta pressione garantisce che l'alluminio fuso fluisca fino alle piccole fessure, ottenendo finiture eccellenti.

4. Raffreddamento e solidificazione

È il processo durante il quale l'alluminio fuso ottenuto si raffredda e si solidifica all'interno dello stampo. Il raffreddamento riduce al minimo i difetti, come il ritiro o la deformazione, causati dalla secchezza della ghisa.

5. Espulsione

Infine, quando la colata è completamente formata, lo stampo viene espulso dalla colata utilizzando i perni di espulsione. Lo stampo è quindi pronto per il successivo ciclo di utilizzo con il software Epicor.

6. Rifinitura e rifinitura

Se necessario, le guide, le porte e le scorie vengono rimosse dalla colata, lasciando solo la forma necessaria dell'oggetto. Alcune delle operazioni comprendono la realizzazione delle finiture superficiali richieste, come la sabbiatura, la lucidatura o il rivestimento.

Proprietà della lega di alluminio per pressofusione

Discutiamo quindi alcune delle importanti proprietà meccaniche, chimiche e termiche della lega di alluminio per pressofusione;

I. Proprietà meccaniche

Questi possono includere;

• Elevato rapporto resistenza/peso: Perfetto per quei settori in cui peso e resistenza sono parametri critici, come l'industria automobilistica e aerospaziale.
• Buona resistenza alla trazione: Permette alle leghe di resistere a condizioni di stress elevato.
• Eccellente resistenza alla fatica: Promette prestazioni affidabili in applicazioni dinamiche e cicliche.

II. Proprietà termiche

Di seguito sono riportate alcune proprietà termiche della lega di alluminio per pressofusione;

• Buona conducibilità termica: Tuttavia, è considerato un attributo positivo dei materiali nell'uso, ad esempio negli scambiatori di calore e nelle parti del motore in cui è richiesto il trasferimento di calore.
• Buona resistenza al calore: Applicabile ai componenti soggetti a temperature elevate, come quelli utilizzati nei blocchi motore e nelle parti auto.

III. Resistenza chimica:

In genere si tratta di;

• Resistenza alla corrosione: Soprattutto in gradi come l'A360, queste leghe hanno un comportamento relativamente buono in condizioni severe.
• Buona resistenza all'ossidazione: Mantiene inalterata la superficie dei componenti esterni, suscettibili di umidità e influenze corrosive, e li rende sicuri per l'uso all'aperto o in mare.

Queste caratteristiche rendono le leghe di alluminio un materiale di prima scelta per la pressofusione, i cui prodotti sono efficaci in diversi settori.

Guida alla progettazione per la pressofusione di leghe di alluminio

La guida alla progettazione e la selezione dei materiali, entrambe le caratteristiche giocano un ruolo importante nella pressofusione di alluminio. Discutiamo quindi della guida alla progettazione;

Caratteristiche principali delle leghe di alluminio utilizzate nella pressofusione

Ecco alcune caratteristiche importanti della lega di alluminio che utilizziamo;

1. Leggero: Queste leghe hanno un elevato rapporto resistenza/peso. Pertanto, trovano diverse applicazioni nell'industria automobilistica e aeronautica.
2. Resistenza alla corrosione: Gli strati di ossido naturale proteggono anche dalla ruggine e da altri fattori che non favoriscono la durata di un prodotto.
3. Elevata conducibilità termica ed elettrica: Sono quindi ideali per le applicazioni che richiedono la dissipazione del calore e un buon sistema elettrico, come le parti elettroniche e i motori.
4. Eccellente colabilità: Le leghe di alluminio hanno anche buone caratteristiche di fluidità, che consentono di far scorrere una maggiore quantità di materiale nei dettagli dello stampo, riducendo i difetti e consentendo ai progettisti di ottenere facilmente dettagli più piccoli.
5. Riciclabilità: L'alluminio può essere riciclato quasi all'infinito e non subisce alcuna perdita di proprietà, a vantaggio di una produzione sostenibile.

Confronto tra la pressofusione di alluminio e altri processi di produzione

La tabella seguente fornisce una panoramica descrittiva della pressofusione di alluminio e di un altro processo di produzione. Fornisce il confronto principale tra tutti i processi;

Leghe di alluminio per la pressofusione ad alta pressione

La pressofusione ad alta pressione (HPDC) è una tecnica ampiamente utilizzata nel processo di pressofusione delle leghe di alluminio. Consiste nel versare forzatamente e rapidamente la lega di alluminio fusa in una cavità di acciaio mediante un'elevata pressione.

Vantaggi dell'HPDC con leghe di alluminio

• Precisione e complessità: Crea motivi sottili e delicati con un controllo dimensionale ravvicinato.
• Finitura superficiale: In questo caso si ottengono superfici con una minore rugosità e quindi una minore lavorazione del prodotto finale.
• Efficienza: Consente una produzione ad alta velocità e a basso tempo di ciclo.

Uso di leghe di alluminio HPDC

1. Industria automobilistica: Motori, cambi e ruote di automobili.
2. Elettronica: Dissipatori di calore, involucri e connettori.
3. Aerospaziale: Pale eoliche per turbine eoliche, componenti per aerei, componenti per auto e beni di consumo.

I vantaggi della pressofusione di leghe di alluminio.

Ecco quindi alcuni dei principali vantaggi della pressofusione di alluminio;

• Progetti complessi e di alta precisione: Le leghe di alluminio possono essere versate in stampi con forme complesse e linee di separazione dettagliate, che vengono incorporate nei progetti.
• Buona finitura superficiale: Le parti in alluminio pressofuso sono generalmente molto lucide e affusolate, per cui non è necessario alcun trattamento successivo alla fusione, come la lucidatura o la finitura.
• Leggero e resistente: Le leghe di alluminio sono leggere e questa proprietà soddisfa i requisiti dei settori che si preoccupano del peso, come quello automobilistico e aeronautico.
• Eccellente resistenza alla corrosione: Tra tutti i materiali disponibili, le leghe di alluminio sono tra le meno soggette alla corrosione, il che è una buona notizia per gli ambienti esterni e marini.
• Economico per la produzione di massa: Dopo la realizzazione dello stampo, la pressofusione è uno dei metodi più convenienti per la produzione di massa, con costi per pezzo.

Contro della pressofusione in lega di alluminio.

Tra i problemi più comuni associati all'utilizzo della pressofusione di leghe di alluminio vi sono i seguenti:

• Elevati costi iniziali di attrezzaggio: Questo spesso significa che il costo relativo alla creazione dello stampo può essere elevato e non molto sostenibile per un piccolo volume di produzione.
• Resistenza limitata alle alte temperature: Come la maggior parte delle leghe non ferrose di metalli battuti, le leghe di alluminio non sono adatte ad applicazioni in cui si utilizzano temperature elevate, come i materiali in acciaio.
• Problemi di porosità: Porosità o vuoti sono tipici della pressofusione di alluminio e possono alterare le caratteristiche meccaniche del pezzo finito.
• Limitato ai progetti a parete sottile: La pressofusione di alluminio è più appropriata per i pezzi a parete sottile e, pertanto, ha cattive prospettive per le sezioni spesse e a passo pesante.
• Operazioni successive al casting: Alcuni pezzi potrebbero necessitare di qualche rifinitura, con conseguente aumento dei tempi e dei costi di produzione.

Applicazioni della pressofusione in lega di alluminio

Discutiamo l'applicazione di questo processo su scala industriale;

1. Industria automobilistica: Applicabile nella produzione di parti di motori di piccole dimensioni, come cilindri, alloggiamenti della trasmissione e altre parti in cui è richiesta un'elevata resistenza e, allo stesso tempo, un peso ridotto.
2. Aerospaziale: Vengono applicati anche a parti di aeromobili come staffe, alloggiamenti e parti strutturali, e forniranno soluzioni leggere e ad alta resistenza per soddisfare le applicazioni aerospaziali.
3. Elettronica: Le pressofusioni di alluminio sono utilizzate per l'alloggiamento di prodotti elettronici di consumo, tra cui computer portatili, telefoni cellulari e unità di alimentazione per la protezione e i dissipatori di calore.
4. Marina: Componenti, tra cui pompe, alloggiamenti e custodie elettriche, per applicazioni in ambienti marini in cui la corrosione è molto importante.
5. Apparecchiature industriali: I macchinari e le attrezzature industriali utilizzano l'alluminio pressofuso per ingranaggi, alloggiamenti e altre applicazioni, grazie alla resistenza del materiale.

Le sfide che si presentano durante la pressofusione di leghe di alluminio

Tuttavia, la pressofusione con leghe di alluminio presenta problemi preoccupanti.

Problemi comuni

Questi problemi possono includere;

1. Porosità: La porosità dei gas può verificarsi durante la colata e porta alla formazione di vuoti nel materiale.
2. Difetti di superficie: Possono tuttavia essere presenti alcuni difetti, come le chiusure a freddo e le linee di flusso.
3. Instabilità dimensionale: Un certo grado di ritiro durante il raffreddamento può essere responsabile delle variazioni del grado di tolleranza.

Soluzioni

• Pressofusione sotto vuoto: Riduce la porosità poiché rimuove i gas intrappolati.
• Sistemi di regolazione ottimizzati: Facilita il corretto flusso del metallo fuso nello stampo, svolgendo così un ruolo fondamentale nel processo di fusione.
• Trattamenti post-casting: I trattamenti termici migliorano le caratteristiche meccaniche e utilizzano la stabilità dimensionale.

Vantaggi ambientali ed economici

Ecco alcuni dei principali vantaggi ambientali ed economici della pressofusione di leghe di alluminio;

I. Riciclabilità

Essendo un materiale riciclabile, l'alluminio è facilmente riciclabile senza perdere molte proprietà. Inoltre, riduce il livello di inquinamento e aiuta l'organizzazione a rispettare l'ambiente.

II. Costo-efficacia

La tecnica della pressofusione è economicamente vantaggiosa perché è più efficiente e le leghe di alluminio sono più riciclabili di altri materiali.

III. Efficienza energetica

L'utilizzo di componenti leggeri in alluminio consente di risparmiare energia in applicazioni come quelle automobilistiche e aerospaziali, contribuendo così a ridurre al minimo le emissioni di carbonio.

Progressi tecnologici nelle leghe di alluminio pressofuso

La pressofusione è un'industria in espansione con lo sviluppo di nuove forme, materiali e tecniche di fusione.

Nuovi sviluppi di leghe

1. Leghe più resistenti e meno corrosive di quelle esistenti.
2. Le leghe speciali sono progettate per determinati settori, ad esempio quello dei veicoli elettrici.

Tecnologie emergenti

1. Fabbricazione additiva: Può essere utilizzato insieme alla pressofusione per produrre una serie di processi ibridi per forme difficili.
2. Automazione: Migliora la produttività e la precisione del ciclo di pressofusione.
3. Software di simulazione: Prevedere i difetti di fusione e ottimizzare la progettazione del getto.

Tendenze future

• Aumento della domanda di leghe di alluminio a causa della loro presenza nelle auto elettriche.
• La produzione di materiali leggeri e ad alte prestazioni è richiesta dalle nuove norme ambientali.
• Implementazione del sistema di produzione intelligente per il monitoraggio continuo della qualità.

Conclusione

Le leghe di alluminio sono relativamente nuove nel settore della pressofusione. Ha portato molti cambiamenti grazie ai numerosi vantaggi che offre. Da tempo i costruttori di automobili, gli ingegneri aerospaziali e i produttori di elettronica richiedono materiali leggeri e ad alta resistenza. Per questo motivo, possono utilizzarli rispettivamente nei telai delle auto, nelle parti degli aerei e nei gadget elettronici. L'uso della pressofusione di leghe di alluminio continuerà a crescere. Man mano che la tecnologia si sviluppa e diventa più sofisticata, le prospettive delle leghe di alluminio per pressofusione continuano ad essere sempre più rosee. Questo materiale unico e i suoi processi sono i mezzi più significativi per la produzione del futuro.

Domande frequenti

Perché si scelgono le leghe di alluminio per la pressofusione?

Sono relativamente leggeri e possono resistere alla corrosione, oltre ad avere un elevato rapporto forza-peso, per cui sono ampiamente utilizzati in molti settori industriali.

Quali tipi di pressofusione si possono distinguere?

Esistono tre categorie principali: la pressofusione ad alta pressione, la pressofusione a bassa pressione e la pressofusione a gravità, applicabili a diversi usi.

Quali tipi di leghe di alluminio si utilizzano per la pressofusione?

Ne sono un esempio A360, A380 e ADC12, ampiamente utilizzati per la loro resistenza e capacità di fusione.

Quali sono le caratteristiche delle leghe di alluminio utilizzate nel processo di pressofusione?

Altre caratteristiche sono la resistenza alla trazione, l'allungamento e la resistenza alle alte temperature, per garantire robustezza e affidabilità.

In che modo la pressofusione di alluminio riduce l'impatto sull'ambiente?

L'alluminio è un materiale altamente riciclabile e un prodotto leggero che crea efficienza energetica, soprattutto nell'industria automobilistica e aerospaziale.

Quali sono i punti deboli della pressofusione di alluminio e come possono essere risolti?

Difficoltà come la porosità e la rugosità della superficie possono essere ridotte al minimo grazie alla pressofusione sotto vuoto e al collaudo del sistema di chiusura.