TL;DR

Un motlle d'emmotllament a pressió és una eina de gran precisió i reutilitzable, normalment fabricada amb dues meitats d'acer endurit, que funciona com a nucli del procés d'emmotllament a pressió. El metall fos es força a entrar a l'interior de la cavitat del motlle sota una pressió immensa, permetent la producció en massa de peces metàl·liques complexes. Aquest mètode és conegut per crear components amb una exactitud dimensional excepcional i un acabat superficial llis.

Què és un motlle d'emmotllament a pressió? El mecanisme central explicat

Un motlle de fundició per injecció, també conegut com a motlle o eina, és una eina de fabricació sofisticada que s'utilitza per donar a un metall fos un forma específica i desitjada. En essència, el motlle consta de dues meitats principals: la «meitat fixa», que roman estacionària, i la «meitat d'expulsió», que és mòbil. Quan aquestes dues meitats es tanquen juntes sota alta pressió, formen una cavitat interna que és l'exacte negatiu de la peça que ha de produir-se. Aquest procés és conceptualment similar al d'un motlle d'injecció utilitzat per a plàstics, però està dissenyat per suportar les temperatures i pressions extremes dels metalls fosos.

El funcionament fonamental consisteix a injectar una aliatge de metall no fèrriu fos en aquesta cambra tancada a alta velocitat i pressió. Aquesta pressió es manté mentre el metall es solidifica, assegurant que tots els detalls de la cambra del motlle quedin completament omplerts. Aquesta tècnica és essencial per produir peces amb geometries complexes i parets primes que serien difícils d'aconseguir amb altres mètodes de col·lada. Un cop el metall ha refredat i s'ha endurit, la meitat extractora del motlle es retràctil i un sistema d'expulsió empeny la peça acabada cap a fora.

La selecció del metall és crucial i, encara que el procés sigui més comú per a aliatges no fèrrics, no està exclusivament limitat a aquests. Els materials més utilitzats en la col·lada en motlle inclouen:

• Aliatges d'alumini
• Lligams de Zinx
• Lligams de Magnesi
• Aliatges de coure (com el llautó)

Aquests materials ofereixen una gamma de propietats, des de lleugeresa i resistència (alumini i magnesi) fins a alta resistència a la corrosió i aptitud per a la col·lada (zinc). Segons Fictiv , aquest procés és ideal per a produccions de gran volum on la consistència i la precisió són fonamentals.

L'anatomia d'un motlle de fundició: components clau i funcions

Un motlle de fundició és molt més que només un bloc buit d'acer; és un conjunt complex de components dissenyats amb precisió que treballen en harmonia. Cada peça té un paper fonamental en el cicle de colat, des de guiar el metall fos fins al refredament de la peça i la seva ejecció neta. Comprendre aquests components és essencial per apreciar l'enginyeria darrere del procés. Els components principals són la base del motlle, que subjecta totes les altres parts, i la cambra, que forma la forma externa de la peça.

El recorregut del metall fos està controlat per una xarxa de canals. Comença al bec , on el metall entra al motlle des de la màquina de colat. D'allà, circula a través dels canals d'alimentació , que són canals mecanitzats als meitats del motlle per distribuir el metall. Finalment, passa a través del porta , una obertura estreta que dirigeix el metall a la cavitat del motllo. El disseny del sistema de canals i portes és fonamental per controlar la taxa de flux i la pressió per evitar defectes.

A l'interior del motllo, el nucli forma les característiques interiors de la peça, mentre que el cavitat forma les seves superfícies exteriors. Per extreure la peça final, el sistema d'expulsió , compost de passadors i plaques, empeny la peça solidificada fora del motllo. Simultàniament, un sistema de refrigeració , constituït per canals pels quals circula aigua o oli, regula la temperatura del motllo. Aquest control és essencial per gestionar el temps de cicle i prevenir danys tèrmics a l'eina. També s'incorporen ventilacions per permetre que l'aire atrapat surti quan es injecta el metall.

Tipus comuns de motlles i màquines de fundició a pressió

Els motlles de fundició a pressió sovint es classifiquen segons la seva estructura o el tipus de màquina per a la qual estan dissenyats. Des del punt de vista estructural, poden ser motlles d'una sola cavitat, que produeixen una peça per cicle, o motlles de múltiples cavitats, que produeixen diverses peces idèntiques simultàniament per augmentar l'eficiència. Tanmateix, la distinció més important es relaciona amb la maquinària utilitzada: la fundició a pressió de cambra calenta i la de cambra freda.

Col·locació sota pressió amb càmera calenta s'utilitza per a aliatges amb punts de fusió baixos, com el zinc, l'estany i el plom. En aquest procés, el mecanisme d'injecció està submergit en el bany de metall fos dins el forn. Això permet temps de cicle molt ràpids, ja que no cal transportar el metall des d'un forn extern. El procés és altament automatitzat i eficient per a la producció en gran volum de peces més petites.

Motllatge per injecció de cambra freda és necessari per a aliatges amb punts de fusió elevats, especialment l'alumini i el magnesi. En aquest mètode, una quantitat precisa de metall fos s'aboca des d'un forn separat a una «cambra freda» o màniga de disparo abans de ser injectada al motlle per un èmbol. Com detalla Viquipèdia , aquesta separació és necessària per evitar danys als components d'injecció deguts al contacte prolongat amb metalls a alta temperatura. Tot i que els temps de cicle són més lents que en el procés de cambra calenta, permet la col·locació de peces estructurals fortes i lleugeres utilitzades en les indústries automobilística i aeroespacial.

El procés de motatge per injecció i consideracions sobre el disseny del motlle

El procés de motatge per injecció és un cicle altament eficient i automàtic que transforma el metall fos en una peça acabada en segons. El motlle és al centre d'aquesta operació, que es pot descompondre en diverses etapes clau. Cada fase ha de controlar-se amb cura per garantir que la peça final compleixi els rigorosos estàndards de qualitat. El material utilitzat per al motlle sol ser un formigó d'acer especial temperat de gran qualitat, com l'H13, que es tria per la seva capacitat per suportar xocs tèrmics i desgast durant centenars de milers de cicles.

El cicle de fabricació segueix una seqüència precisa:

1. Preparació del motlle i tancament: Les superfícies interiors del motlle s'empastifen amb un lubricant per facilitar el refredament i l'expulsió de la peça. Les dues meitats del motlle es tanquen després fermament mitjançant la màquina de motatge.
2. Injecció: El metall fos s'injecta a la cambra del motlle sota alta pressió (que varia entre 1.500 i més de 25.000 psi). El metall omple la cambra ràpidament, sovint en mil·lisegons.
3. Refrigeració: El metall fos es refreda i solidifica dins el motlle refrigerat per aigua o oli. Durant aquesta fase, la peça pren la seva forma final.
4. Expulsió: Un cop solidificat, la meitat mòbil del motlle s'obre, i les espigues d'expulsió empenyen la peça fora de la cavitat.
5. Tallat: L'últim pas consisteix a retallar qualsevol material sobrant, conegut com a rebava, juntament amb el bec i els canals, de la peça acabada. Això sovint es fa en una operació secundària mitjançant un motlle de tall.

La producció exitosa de peces depèn en gran mesura del disseny inicial del motlle. Els enginyers han de tenir en compte diversos factors per garantir la qualitat de la peça i maximitzar la vida útil del motlle. Un disseny adequat és essencial per evitar defectes habituals com la porositat i les fissures. Les consideracions clau de disseny inclouen:

• Angle de sortida: Les superfícies paral·leles a la direcció d'obertura del motlle porten un lleu angle (inclinació) per permetre que la peça sigui expulsada sense arrossegament ni danys.
• Arredoniments i radis: Els cantons interns afilats es redondegen per millorar el flux del metall i reduir les concentracions d'esforç a la peça final.
• Espessor del parell: Les parets haurien de ser tan uniformes com sigui possible per promoure un refredament consistent i evitar deformacions o marques d'enfonsament.
• Línia de part La línia on es troben les dues meitats del motlle s'ha de col·locar amb cura per minimitzar la seva visibilitat a la peça final i facilitar el tallat.
• Ventilació: S'han d'incloure canals petits per permetre que l'aire atrapada a la cavitat surti quan s'injecta el metall, evitant així la porositat per gas.

Preguntes freqüents

1. Quina és la diferència entre la col·locació en motlle i altres mètodes de colada?

La diferència principal rau en l'ús d'un motlle d'acer reutilitzable (el motlle) i en l'aplicació d'alta pressió. A diferència de la colada en sorra, que utilitza un motlle de sorra descartable per a cada peça, la col·locació en motlle fa servir un motlle permanent d'acer per a producció en gran volum. Comparada amb la colada per fusió o la colada en motlle permanent, la col·locació en motlle injecta el metall al motlle amb una pressió significativament més elevada, permetent crear peces amb parets més fines, detalls més precisos i un acabat superficial superior.

2. Quins materials s'utilitzen per fabricar un motlle de col·locació en motlle?

Els motlles de fosa a pression estan fets d'acer d'eines de alta qualitat i resistents a la calor. El material més comú és l'acer d'eina H13, que s'opta per la seva excel·lent combinació de duresa, resistència i resistència a la fatiga tèrmica. Per a els motlles que requereixen una durabilitat encara major, es poden utilitzar acer de grau premium com l'acer Maraging. El material ha de resistir el cicle tèrmic repetit de ser omplert amb metall fundit i després refredat.

3. Quant de temps dura un molde de fosa?

La vida útil d'un molde de fundició a pression, sovint anomenat "vida a pression", varia significativament basat en diversos factors. Aquests inclouen el tipus de metall que es va fundir (l'alumini és més abrasiu i més calent que el zinc), la complexitat de la part, els temps de cicle i la qualitat de manteniment. Un molde ben mantingut per a la fundició de zinc pot durar més d'un milió de cicles, mentre que un molde per a l'alumini pot durar entre 100.000 i 150.000 cicles abans de necessitat de reparacions o reemplaç importants.