RESUMO

O deseño de fundición por inxección asistida por baleiro centra-se na creación de compoñentes usando un proceso que elimina o aire e os gases da cavidade do molde mediante baleiro antes de inxectar o metal fundido. Este paso crítico reduce considerablemente a porosidade gaseosa, dando lugar a pezas máis densas, resistentes e cun acabado superficial superior. Un deseño axeitado, incluídas consideracións sobre o grosor das paredes e o sellado do molde, é esencial para aproveitar este proceso na produción de compoñentes complexos, de alto rendemento e sen defectos.

Fundamentos da fundición por inxección asistida por baleiro

A fundición asistida por baleiro, ás veces chamada fundición en molde sen gas, é un proceso de fabricación avanzado que mellora a fundición tradicional en molde de alta presión. O seu principio fundamental é a eliminación sistemática do aire e outros gases atrapados na cavidade do molde e na manga de inxección antes de que se force o metal fundido a entrar. Ao crear un entorno de case baleiro, o proceso aborda un dos desafíos máis persistentes na fundición convencional en molde: a porosidade por gas. Isto conséguese conectando un sistema de baleiro potente ao molde, que evacúa a cavidade segundos antes e durante a inxección da aleación fundida.

O problema fundamental que resolve esta tecnoloxía é o atranque de gases. Nun proceso estándar de fundición en molde, a inxección a alta velocidade do metal fundido pode atrapar bolsas de aire dentro do molde. Estes gases atrapados crean baleiros ou poros no interior do metal solidificado, comprometendo a súa integridade estrutural. Segundo expertos en fabricación en Xometría , esta porosidade pode levar a propiedades mecánicas inconsistentes e puntos febles. O proceso de baleiro mitiga isto ao eliminar o aire que se quedaría atrapado, permitindo que o metal fundido encha todos os detalles do molde sen resistencia nin turbulencias.

En comparación coa fundición convencional en moldes, o método asistido por baleiro produce unha peza de calidade manifestamente superior. A evacuación do molde non só impide a formación de burbullas, senón que tamén axuda a introducir o metal fundido nas seccións máis intricadas e de paredes finas do molde de forma máis eficaz. Isto dá como resultado compoñentes máis densos, máis resistentes e cun acabado superficial moito máis limpo. Como indica a Asociación Norteamericana de Fundición en Moldes, aínda que un sistema de baleiro é un complemento poderoso, non substitúe a necesidade de boas prácticas de deseño en fundición ao engadir canais, comportas e reboses. É a combinación dun bo deseño e a asistencia de baleiro a que desbloquea o nivel máis alto de calidade.

Vantaxes Principais e Melloras na Calidade

A vantaxe principal de empregar un baleiro no proceso de fundición en moldes é a mellora considerable na calidade e integridade das pezas. Ao minimizar o encerramento de gases, o proceso produce compoñentes cunha porosidade significativamente reducida. Isto orixina fundicións que non só son máis densas senón que tamén presentan propiedades mecánicas máis consistentes e previsibles, como maior resistencia á tracción e alongamento. Esta fiabilidade é fundamental para compoñentes utilizados en aplicacións exigentes, incluídas as industrias automobilística e aerospacial.

Outro beneficio importante é o acabado superficial superior. Defectos como ampollas e furos puntuais, que adoitan ser causados pola expansión de gases atrapados preto da superficie, elimínanse virtualmente. Isto resulta en superficies máis limpas directamente do molde, reducindo a necesidade de operacións secundarias de acabado que resultan costosas e demoradas. Tal como se describe por Kenwalt Die Casting , esta redución nos defectos provoca menos pezas rexeitadas, aforrando tempo, man de obra e custos de materiais. Ademais, o enchemento uniforme do molde baixo baleiro pode estender a vida útil das ferramentas ao reducir as altas presións internas e o desgaste asociados ao aire atrapado.

As melloras na calidade tamén abren novas posibilidades de fabricación. As pezas producidas mediante fundición a presión con baleiro son adecuadas para tratamentos posteriores que adoitan ser problemáticos para pezas fundidas convencionalmente. Como hai pouco ou ningún gas atrapado que poida expandirse e causar defectos, estes compoñentes poden tratarse termicamente, soldarse ou recubrirse de forma fiábel. Esta capacidade é esencial para pezas estruturais que requiren maior resistencia ou características superficiais específicas.

O proceso asistido por baleiro: un desglose paso a paso

Aínda que se basea no fluxo de traballo tradicional de fundición en moldes, o proceso asistido por baleiro incorpora unha fase adicional crítica. Comprender esta secuencia é fundamental para valorar o seu impacto no deseño e na calidade final da peza. O proceso segue xeralmente estes pasos diferenciados:

1. Preparación e peche do molde As dúas metades da matriz de aceiro límpianse primeiro, lubrícanse cun axente desmoldante e pechanse de forma segura. Un aspecto crítico do deseño aquí é asegurar que a matriz teña selos efectivos para manter o baleiro unha vez aplicado. Calquera fuga comprometerá o proceso.
2. Aplicación do baleiro: Coa matriz pechada, actívase unha bomba de baleiro de alta capacidade. Ás válvulas conectadas á cavidade da matriz e ao sistema de canais abren e a bomba extrae o aire e calquera gas dos lubricantes, creando un entorno de baixa presión no interior do molde. Este paso debe estar precisamente sincronizado.
3. Inxección do metal fundido: A aliaxe metálica desexada, fundida nun forno, transfirese á cámara de inxección da máquina. Un émbolo de alta presión inxecta entón o metal fundido na cavidade da matriz evacuada. O baleiro axuda a puxar suavemente o metal cara ao molde, asegurando que encha todos os detalles sen crear turbulencias.
4. Solidificación e arrefriamento: Unha vez que a cavidade está chea, o metal fundido comeza a arrefriarse e solidificarse, adoptando a forma da matriz. A matriz adoita estar equipada con canles internos de arrefricemento para controlar a velocidade de solidificación, o que é crucial para acadar as propiedades metalúrxicas desexadas.
5. Apertura da Matriz e Expulsión da Peza: Despois de que a peza fundida se solidifique, libérase o baleiro e ábrense as metades da matriz. Entón, uns pernos expulsores sacan a peza finalizada do molde. A peza xa está lista para calquera operación secundaria necesaria, como recortar, mecanizar ou acabado superficial.

Todo este ciclo é extremadamente rápido, normalmente completado en segundos ata un par de minutos, polo que resulta moi axeitado para produción en gran volume. A integración do sistema de baleiro engade complexidade pero é esencial para acadar a calidade superior pola que este proceso é coñecido.

Principios Clave de Deseño para Fundición por Gravidade con Baleiro

O deseño eficaz de fundición por molde con asistencia de baleiro vai máis aló da simple creación dunha forma; implica optimizar a xeometría da peza para aproveitar ao máximo os beneficios do entorno subxacente. Aínda que moitos principios se superpoñen coa fundición convencional, algúns son especialmente críticos. Para ter éxito, é fundamental prestar atención coidadosa a características como o grosor das paredes e os ángulos de desbaste.

Unha das vantaxes de deseño máis significativas é a capacidade de producir pezas con paredes máis finas. Como o baleiro reduce a presión inversa do aire atrapado, o metal fundido pode fluír e encher seccións moito máis finas ca na fundición por molde tradicional. Con frecuencia é posíbel acadar un grosor mínimo de parede de 1 mm a 1,5 mm, aínda que isto depende do tamaño da peza e do material. É crucial manter un grosor uniforme das paredes sempre que sexa posible para garantir un arrefriamento consistente e previr defectos como deformacións ou marcas de afundimento. Cando sexan necesarias variacións no grosor, as transicións deben ser progresivas.

Outras consideracións clave de deseño son esenciais tanto para a calidade da peza como para a súa fabricabilidade:

• Ángulo de desbaste: Ten que incluírse un ángulo de desbaste, normalmente polo menos de 1 a 2 graos, en todas as paredes paralelas á dirección de extracción do molde. Este leve afunilamento é crucial para permitir que a peza rematada sexa expulsada limpiamente do molde sen danos nin deformacións.
• Ríxidos e salientes: Para engadir resistencia a áreas grandes e planas sen aumentar o grosor total das paredes, os deseñadores deberían incluír ríxidos. O grosor dun ríxido debería ser xeralmente inferior ao 60% do grosor principal da parede para evitar marcas de afundimento. De xeito semellante, os salientes (usados para montaxe ou aliñamento) deberían seguir regras de grosor semellantes.
• Chafrás e raios: As esquinas internas afiadas son unha fonte de concentración de tensións e poden impedir o fluxo do metal. Deberían engadirse filetes e radios generosos a todas as esquinas para mellorar a integridade estrutural da peza e facilitar un fluxo máis suave e uniforme do metal fundido.
• Peche do molde: Desde unha perspectiva de deseño de moldes, é imprescindible garantir que o molde poida ser pechado herméticamente. Isto require un mecanizado preciso das metades do molde e, a miúdo, inclúe a incorporación de aneis O ou outros mecanismos de sellado para previr a perda de baleiro durante o ciclo.

Ao cumprir estes principios, os deseñadores poden crear compoñentes robustos, lixeiros e complexos que aproveitan ao máximo o proceso asistido por baleiro, obtendo así maiores rendementos e un mellor desempeño.

Preguntas frecuentes

1. Cal é a principal diferencia entre fundición ao baleiro e a fundición tradicional en moldes?

A diferenza principal é o uso dun baleiro para evacuar o aire e os gases da cavidade do molde antes de inxectaren o metal fundido. A fundición tradicional en moldes inxecta o metal nun molde cheo de aire, o que pode quedar atrapado e causar porosidade. A fundición en moldes ao baleiro elimina este aire, dando como resultado pezas máis densas, resistentes e con menos defectos, así como un mellor acabado superficial.

2. Qué metais son adecuados para a fundición en moldes asistida por baleiro?

O proceso emprégase máis frecuentemente con aliamentos non ferrosos que teñen puntos de fusión moderados. Isto inclúe unha ampla gama de aliamentos de aluminio (como o A380), aliamentos de magnesio (para compoñentes estruturais lixeiros) e aliamentos de cinc. Os metais ferrosos como o acero e o ferro xeralmente non son adecuados debido ás súas altas temperaturas de fusión, que poderían danar as ferramentas de fundición por inxección.

3. Pode a fundición por inxección ao baleiro eliminar toda a porosidade?

Aínda que a fundición por inxección ao baleiro reduce considerablemente a porosidade por gas ata niveis case nulos, pode que non elimine todas as formas de porosidade. A porosidade por contracción, por exemplo, aínda pode producirse debido á redución do volume do metal ao arrefriarse e solidificarse. Con todo, un deseño axeitado da peza e do molde, incluídos sistemas de comportas e canais optimizados, tamén pode axudar a minimizar este tipo de porosidade.