Al diseñar piezas fundidas de aluminio, se debe tener en cuenta su aplicación, apariencia, rendimiento, precisión y costo significativo. Debe determinar el propósito de la pieza y equilibrar sus requisitos para cumplir con el presupuesto. Aquí, hemos resaltado los principales aspectos que se deben considerar al diseñar la pieza.
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Guía de diseño de fundición a presión de aluminio
El método de diseño correcto puede mejorar significativamente su experiencia de fabricación. Si está involucrado en la industria de la fundición a presión o desea mejorar sus conocimientos sobre el diseño de fundición a presión, entonces esta Guía de diseño de fundición a presión de aluminio es exactamente lo que necesita. Los ingenieros mecánicos y diseñadores de productos encontrarán muy útil esta guía de diseño. Nos hemos centrado en introducir algunos factores y limitaciones de diseño importantes, que pueden simplificar significativamente el proceso de fundición a presión de aluminio y, por lo tanto, reducir los costos de producción.
Ofrecemos un servicio integral de fabricación de fundición a presión de aluminio. Nuestros ingenieros inspeccionarán cuidadosamente cada producto que producimos para garantizar que cada componente sea adecuado para la producción en masa. Si tiene alguna pregunta o inquietud sobre el proyecto de fundición a presión de aluminio, no dude en contactarnos en cualquier momento.
Requisitos de diseño
Usando la función
Al diseñar un producto, es necesario considerar sus posibles aplicaciones. Las piezas de fundición a presión de aluminio no sólo pueden cumplir funciones estructurales sino también mejorar la estética. Por tanto, se ha convertido en una alternativa popular a otros materiales.
Debido a que los ordenadores modernos son mucho más potentes que antes, el tiempo de procesamiento se ha incrementado varias veces. Las piezas prensadas no sólo tienen una excelente importancia estructural sino que también poseen excelentes funciones estéticas.
Debe especificar claramente el propósito de la pieza en la máquina de fundición a presión. Esto puede ayudarle a seleccionar el material adecuado y determinar la tolerancia adecuada para los parámetros de diseño según sus requisitos. También debe considerar la resistencia a la corrosión, la relación resistencia-peso, la conductividad y otras propiedades de la pieza.
Sin embargo, los clientes suelen terminar pagando por una calidad y resistencia que superan con creces sus requisitos. Por lo tanto, comprender completamente el uso funcional de las piezas le ayudará a comprender mejor el proceso de fundición a presión.
Requisitos de apariencia
Para las piezas fundidas internas de aluminio, la apariencia no es importante. Pero en el caso de piezas fundidas externas, como carcasas o carcasas, la apariencia se vuelve muy importante.
Los usuarios finales siempre tienen preferencia por productos estéticamente agradables. Por tanto, independientemente del rendimiento de los componentes, los consumidores darán prioridad a la apariencia. Por lo tanto, las piezas externas de fundición deben tener una apariencia atractiva.
Por tanto, a la hora de diseñar las piezas se debe tener en cuenta el aspecto estético. Planifique de antemano el efecto de tratamiento de superficie que desea lograr. Un buen tratamiento de la superficie puede brindar protección adicional contra condiciones climáticas extremas.
Método de montaje
El proceso de ensamblaje de piezas fundidas de aluminio puede ser relativamente simple o muy complejo, dependiendo de la complejidad de las piezas. Los equipos de fundición tradicionales tienen ciertas limitaciones en cuanto a los tipos de piezas que se pueden fundir. Por lo tanto, antes era muy difícil moldear detalles complejos.
Sin embargo, las piezas complejas pueden dividirse en secciones apropiadas y luego conectarse entre sí mediante métodos de ensamblaje adecuados después de la fundición. Algunas técnicas comunes de ensamblaje de fundición a presión incluyen:
- Fijación
- Hilo
- Soldadura
- Componentes metálicos moldeados por inyección.
- Perforaciones de núcleos, etc.
Antes de comenzar con el diseño, se debe seleccionar una técnica de montaje específica para las piezas fundidas. Como el método de ensamblaje puede afectar significativamente el diseño, elija la opción de ensamblaje adecuada que cumpla con sus requisitos.
Presupuesto de costos
Debe realizar un análisis detallado del presupuesto de costos del proyecto. Porque la cuestión presupuestaria afecta directamente a todos los aspectos de tu negocio de fabricación. Su diseño debe basarse en el presupuesto para cumplir con los requisitos del presupuesto.
Los diseñadores experimentados pueden reducir significativamente el costo de la fundición a presión sin comprometer la calidad de las piezas. Debes cumplir con ciertos parámetros de diseño para evitar sobrediseñar las piezas y así evitar costos innecesarios.
Por ejemplo, agregar ranuras le permite diseñar piezas más livianas sin sacrificar el rendimiento. También puede reducir los costos de materiales. Además, reducir o eliminar chaflanes y esquinas afiladas puede reducir significativamente los costos y la complejidad de los moldes y los procesos de fundición.
Diseño de estructura de producto
El diseño adecuado de piezas de fundición a presión de aluminio enfrenta numerosos desafíos. Incluso las características más pequeñas del diseño pueden tener un impacto significativo en el proceso de fundición. Por lo tanto, cada detalle debe diseñarse cuidadosamente de acuerdo con las pautas recomendadas.
Nos hemos centrado en presentar las características principales del diseño de fundición a presión de aluminio. Encontrará la precisión recomendada para muchas características importantes y comprenderá las consideraciones de diseño que se deben seguir durante el proceso de diseño del producto.
Selección de materiales
El diseño del producto puede variar significativamente según la elección de los materiales. Cada aleación tiene ciertas limitaciones. Para lograr la mejor integridad y resistencia de las piezas fundidas a presión de aluminio, se requiere un diseño y una ejecución cuidadosos.
Dependiendo de la composición de los elementos de aleación utilizados en el aluminio, su peso, fluidez, resistencia, conductividad, punto de fusión y otras propiedades pueden variar. Sin embargo, no todos los elementos de aleación son adecuados para materiales de fundición.
Algunas aleaciones de aluminio populares que se pueden utilizar para fundición a presión incluyen:
- A380
- A383 (ADC12)
- A413
Hay muchos otros tipos de aleaciones de aluminio disponibles. Debe elegir el adecuado según sus necesidades específicas y limitaciones presupuestarias.
Borrador
El ángulo de salida es uno de los parámetros de diseño importantes en la fundición a presión de aluminio. Se refiere al grado de conicidad o inclinación entre el núcleo y la superficie de la pieza y la línea de separación del molde. También lo llamamos ángulo de salida.
El diseñador debe proporcionar ángulos de expulsión suficientes cuando sea necesario. Porque sin ángulos de expulsión adecuados, las piezas fundidas serán difíciles de retirar después de la solidificación y todavía existe la posibilidad de dañar las piezas o incluso el molde mismo.
Consideraciones de diseño del borrador
Al calcular los requisitos del ángulo de separación, tenga en cuenta los siguientes factores:
- Generalmente, se adopta un ángulo de chaflán común para la mayoría de las características geométricas.
- Hay algunas excepciones para las paredes y superficies interiores. En tales casos, el volumen de ventilación suele ser el doble que el de las paredes exteriores.
- Los requisitos del ángulo de salida pueden variar según la aleación utilizada para la fundición. Es posible que deba calcular el ángulo de inclinación según el tipo de aleación de aluminio que haya elegido.
A continuación se ilustrarán las tolerancias estándar para los ángulos de salida de la superficie interna de piezas fundidas de aluminio de diferentes profundidades.
Las tolerancias estándar para cualquier aleación se pueden calcular mediante la siguiente ecuación.
Si desea lograr un ángulo de desmoldeo menor, puede utilizar tolerancias precisas. Sin embargo, esto requiere un procesamiento más preciso y genera mayores costes. Por lo tanto, se recomienda evitar el uso de tolerancias precisas a menos que sea absolutamente necesario.
Las tolerancias de precisión para el dibujo de la superficie interna de piezas fundidas de aluminio de diferentes profundidades son las siguientes.
Esta es la fórmula para calcular la tolerancia de precisión de la pieza.
Tenga en cuenta que el borrador del diagrama anterior ha sido exagerado para una mejor comprensión del concepto. De hecho, el borrador del diagrama es muy pequeño y, si no se observa con atención, generalmente es imposible notarlo.
Troquel móvil y troquel fijo
El diseño coordinado del molde móvil y del molde fijo es de vital importancia. Incluso si uno de ellos es inconsistente, obstaculizará el proceso de fundición a presión del aluminio. El diseño del molde móvil suele ser más complicado. La estructura del molde fijo es relativamente simple, pero el molde móvil necesita manejar más componentes. Cuando el material se inyecta en el molde, debido a la presión del exceso de material, el núcleo puede salirse, lo que da como resultado dimensiones sobredimensionadas.
Las tolerancias de los componentes móviles del molde dependen de la tolerancia lineal y de la tolerancia del área de proyección. Entre ellos, la tolerancia lineal se refiere a la longitud del deslizador del núcleo del molde, mientras que el área de proyección se refiere a la cabeza del deslizador del núcleo del molde que mira hacia el material fundido.
El movimiento se puede realizar a lo largo de una dirección lineal perpendicular al área de proyección. Por lo tanto, es mejor mantener la tolerancia para mover los componentes del molde en el valor mínimo de cero grados.
Debido a la estructura del equipo de fundición a presión, sólo se pueden permitir tolerancias relativamente grandes o positivas durante el proceso de producción. Según ciertas variables del área proyectada, las tolerancias estándar y las tolerancias de precisión son las siguientes. Directriz de NADCA.
Línea de separación
La línea de separación es la posición donde las dos mitades del molde se unen para formar la estructura completa del producto. Debido al proceso de fundición a presión, la formación de la línea de separación es inevitable. Porque el diseño siempre incluye al menos dos componentes.
La línea de separación indica claramente la distinción entre la matriz móvil y la matriz fija del molde. La tolerancia de la línea de partición se refiere a la cantidad máxima de separación del molde que se permite para garantizar la ejecución adecuada del proceso de fundición a presión de aluminio.
Cuando la presión del material intenta forzar la separación de las dos mitades del molde, el material fluirá desde el punto de separación a lo largo de la línea de separación. Este es el defecto flash en la fundición a presión. La fundición requiere procesos de acabado adicionales para eliminar las rebabas, los elevadores, las compuertas y los puertos de desbordamiento. 
La tolerancia de la línea de partición es función del área proyectada del molde, que representa la superficie de separación donde el material fundido se mueve de un medio molde al otro.
Los moldes completamente cerrados no tienen espacios entre sí, por lo que la tolerancia del área proyectada es siempre positiva. El grado de separación del molde depende de la presión de la carcasa del molde y de la fuerza de sujeción aplicada para mantener cerradas las dos mitades del molde.
La tolerancia de la línea de separación variará según la aleación, el tamaño y la profundidad de la pieza. Los valores de tolerancia estándar recomendados y los valores de tolerancia de precisión para la línea de separación de fundición a presión son los siguientes.
Sin embargo, si el área proyectada de la pieza fundida supera las 300 pulgadas cuadradas, consulte con la fábrica de fundición (1935,5 cm²).
Tolerancia de mecanizado
El margen de mecanizado se refiere a la cantidad de materia prima que se puede eliminar de la pieza acabada de fundición a presión de aluminio. Las piezas fundidas pueden tener rugosidades superficiales y formas geométricas que se desvían ligeramente del diseño real. Por lo tanto, después de la fundición a presión, se requiere un procesamiento secundario para corregir estos errores. 
El punto clave es que las mejores propiedades mecánicas y densidad de las piezas fundidas se encuentran en la superficie o cerca de la superficie. Por lo tanto, el margen de mecanizado debe determinarse cuidadosamente para evitar penetrar las partes menos densas.
Sin embargo, durante la etapa de diseño, se debe especificar una cierta cantidad de margen de mecanizado para las variables de mecanizado y fundición. Si el margen de mecanizado es demasiado pequeño, es posible que no cumpla con los requisitos de calidad de la superficie y existe el riesgo de dejar defectos en las piezas.
Por otro lado, una asignación excesiva de mecanizado para las piezas aumentará el tiempo de producción, los costos de mano de obra y los gastos generales. Consultar con antelación con el proveedor de fundición a presión le ayudará a determinar el margen de mecanizado adecuado.
Generalmente, el margen mínimo de mecanizado debe ser de 0,010 pulgadas (0,25 milímetros) para reducir el desgaste de la herramienta y minimizar la porosidad de las piezas fundidas. El margen máximo de mecanizado es la suma del margen mínimo de mecanizado y la deformación de las piezas fundidas.
El siguiente es un ejemplo de comparación de tolerancias de mecanizado en dos posiciones de puntos de referencia diferentes.
Sin embargo, se necesita alguna consideración adicional para piezas planas y grandes. Puede consultar con su rodaja para asegurar los valores de tolerancia de mecanizado en este caso.
Espesor de la pared
Intente siempre mantener uniforme el espesor de la pared de todo el componente. El espesor uniforme es beneficioso para un mejor flujo y solidificación del metal. Por tanto, la calidad e integridad de la pieza fundida serán mejores.
Sin embargo, si debe proporcionar espesores de pared variables en su diseño, debe introducir una transición gradual en forma de esquinas/radios redondeados en lugar de cambiar abruptamente el espesor. De lo contrario, quedarán bordes afilados en su diseño.
En el diseño del producto no debe haber bordes afilados. Esto se debe a que afectará el flujo del metal y dificultará la extracción del molde después de la fundición. Sin embargo, si las paredes se encuentran en la línea divisoria, estos bordes se pueden conservar.
Grosor de pared recomendado
Aunque no existe un estándar absoluto para el grosor o la delgadez de las paredes, es mejor mantenerlo dentro de un cierto límite. El rango típico de espesor de pared para piezas de fundición a presión de aluminio es de 0,0787 pulgadas (2,0 milímetros) a 0,1378 pulgadas (3,5 milímetros). Esto también depende del tamaño y la estructura de la pieza.
Sin embargo, esto puede variar según la aleación de la pieza fundida, la configuración de la pieza, el tamaño de la pieza y la aplicación. Por ejemplo, si el tamaño de la pieza es pequeño, es posible fundir una sección de pared tan delgada como 0,020 pulgadas (0,50 milímetros).
Sin embargo, puede haber excepciones al espesor de pared máximo y mínimo para piezas fundidas de aluminio tanto pequeñas como grandes. Si tiene algún problema, puede consultar con su fábrica de fundición.
Evite paredes demasiado gruesas y delgadas
Aumentar el espesor de la pared mejorará la rigidez de la pieza. Sin embargo, una pared excesivamente gruesa retrasará el proceso de enfriamiento, dificultando así el proceso de solidificación. Por lo tanto, a menos que se tomen las medidas adecuadas, la calidad de la pieza fundida será deficiente.
Las paredes gruesas también aumentarán el peso del producto. Por lo tanto, los diseñadores de productos que se centran en reducir el peso de los componentes tienden a preferir el uso de paredes delgadas. Sin embargo, si el espesor de la pared excede un cierto límite, la rigidez será demasiado baja y será propenso a deformarse durante el procesamiento posterior.
El problema de deformación se puede resolver mediante un procesamiento gradual. Sin embargo, las delgadas paredes de las piezas fundidas carecen de rigidez y resistencia. La instalación de nervaduras de refuerzo puede mejorar significativamente la rigidez de las paredes delgadas, haciéndolas más estables.
Sin embargo, la tecnología moderna de fundición a presión ya es lo suficientemente avanzada como para manejar la mayoría de los parámetros clave de diseño. Pero estas tecnologías sólo deben considerarse si pueden garantizar un mejor rendimiento o beneficios económicos para las piezas.
Diseño liviano
Los retenedores y ranuras de metal son dos características de diseño comunes en el diseño de componentes livianos. Pueden reducir significativamente la cantidad de material necesario para fabricar los componentes, sin afectar su integridad y resistencia.
El ahorro de espacio en metal se refiere a los espacios huecos que normalmente se encuentran dentro de las nervaduras de refuerzo, que se utilizan para reducir el uso de material y, por lo tanto, disminuir el peso del componente. Las secciones entre las nervaduras de refuerzo son de poca utilidad y, por lo tanto, se pueden eliminar del diseño de forma segura.
Sugerencias de diseño para protectores metálicos
A la hora de diseñar los protectores metálicos de las piezas se deben tener en cuenta los siguientes puntos.
- Evite bordes cortantes en los protectores metálicos. Utilice esquinas/radios redondeados con el mayor radio posible. El radio mínimo debe ser de 0,06 pulgadas (1,524 mm).
- Mantenga un espesor de pared uniforme alrededor del protector metálico. Intente que el grosor se acerque al valor recomendado habitual.
- Proporcione un ángulo de socavado lo más grande posible.
Los bolsillos pueden reducir significativamente el peso
La estructura en forma de bolsa es otra técnica de reducción de peso. La pieza de paredes delgadas se puede utilizar para reemplazar la pieza más gruesa con agujeros, reduciendo así la cantidad de material necesario para la producción. Sin embargo, la estructura en forma de bolsa a veces provoca una contracción irregular.
Por lo tanto, debes decidir cuidadosamente dónde utilizar las cavidades. También puede utilizar nervaduras de refuerzo para mejorar la estructura de las cavidades. Esto aumentará la rigidez de las cavidades y mejorará el flujo de metal. Reducir la cantidad de metal utilizado también puede aumentar la velocidad de enfriamiento, acortando así el ciclo de producción.
Filetes y radios
Aunque se cree ampliamente que las esquinas redondeadas y los radios no son lo mismo, de hecho son diferentes. Si bien ambos se refieren a los bordes redondeados en el diseño de piezas de fundición a presión de aluminio, el ángulo interior liso se denomina esquina redondeada y el borde exterior liso se denomina radio.
Para cualquier diseño de fundición a presión de aluminio, las esquinas redondeadas y los radios son características extremadamente importantes. Pueden reducir significativamente la turbulencia generada durante el proceso de inyección de metal, asegurando un flujo de metal más suave. Como resultado, las piezas pueden lograr una mejor integridad estructural.
Sugerencia para diseñar filetes/radios
- Cuando dos superficies que se cruzan tienen esquinas afiladas, el uso de esquinas redondeadas o radios para conectarlas puede evitar una alta concentración de tensión en esa parte del molde o del componente.
- Filete/Radios: Para cualquier borde o esquina a lo largo de la línea de separación del molde, no se requieren filetes/radios.
- Proporcione un ángulo de desmoldeo suficiente para los filetes que son perpendiculares a la línea de separación.
Puede diseñar el filete/radios en las piezas de acuerdo con las siguientes pautas.
Contracción
La contracción es un fenómeno muy común e inevitable. Cuando cualquier aleación de metal está en proceso de enfriamiento y solidificación después de fundirse, habrá un cierto grado de contracción. Por lo tanto, los diseñadores deben hacer los ajustes necesarios en el diseño del producto para dejar espacio para la contracción.
Una sección más gruesa es propensa a encogerse, lo que conduce a la formación de poros en el interior. El sobrecalentamiento local también puede provocar encogimiento y, posteriormente, formación de poros. Es necesario mejorar el diseño del molde para enfriar localmente estas áreas. Sin embargo, esto puede aumentar el ciclo de lanzamiento.
Técnicas para reducir la contracción de la fundición
Los diseñadores deben seguir las siguientes consideraciones de diseño para reducir la contracción de las piezas fundidas de aluminio.
- En el diseño se deben evitar secciones excesivas o gruesas. Si es posible, se debe revisar el diseño para utilizar secciones más delgadas y materiales centrales que ahorren metal.
- Agregar nervaduras planas o verticales a la pared puede mejorar las características de alimentación y reducir la tendencia a la contracción.
- Agregar pasadores de compresión puede reducir la contracción en áreas específicas.
jefe
Para las piezas que deben instalarse en otros lugares, los resaltes son indispensables. Sirven como puntos de apoyo e instalación. Sin embargo, si el diseño y la colocación de los resaltes son inadecuados, puede provocar dificultades de fabricación y, por tanto, aumentar los costes.
Los resaltes también aumentarán los requisitos de material y el peso de las piezas fundidas de aluminio. Los salientes se pueden rediseñar de la siguiente manera para obtener piezas más ligeras.
Consideraciones de diseño para el diseño de jefe
Las siguientes son algunas consideraciones de diseño que se deben tener en cuenta al diseñar los resaltes de las piezas.
- Si se requiere un orificio, intente agregar un orificio en el centro de la plataforma elevada para lograr un espesor de pared uniforme.
- Proporcione esquinas redondeadas más grandes para las protuberancias para permitir que el metal fundido fluya adecuadamente.
- Se recomienda agregar nervaduras, ya que pueden ayudar a asegurar un buen llenado de la protuberancia y también proporcionar resistencia adicional a la protuberancia.
- Proporcione suficiente ventilación a la protuberancia para que las piezas fundidas puedan expulsarse más fácilmente.
Este es un video corto que explica el proceso de aplicación y diseño de la plataforma elevada en fundición a presión.
costillas
El diseño de las nervaduras de refuerzo tiene como objetivo aumentar la rigidez de las piezas de fundición a presión de aluminio, mejorando así su resistencia. Por tanto, las nervaduras de refuerzo contribuyen a la robustez de las piezas fundidas. Generalmente se usan en combinación con otras partes más débiles (como secciones de paredes delgadas) para mejorar su resistencia.
Su sección transversal sólida relativamente gruesa generalmente proporciona mayor resistencia porque una sección más gruesa generalmente tiene una mayor porosidad, lo que reduce su capacidad de carga estructural. Sin embargo, el uso excesivo de nervaduras de refuerzo puede provocar una concentración de tensiones en los bordes de las nervaduras de refuerzo.
Las nervaduras de refuerzo suelen estar diseñadas con una sección transversal hueca, lo que también se denomina cuerpo ahorrador de metal. Este enfoque puede reducir el uso de material de las nervaduras de refuerzo, reduciendo así el peso de las piezas.
La siguiente figura muestra los tamaños de costillas recomendados para algunos escenarios comunes y también indica algunas situaciones en las que no se deben utilizar costillas.
Diseño de espacio de agujero a borde
Si el orificio está demasiado cerca del borde de la fundición de aluminio, la resistencia de la sección transversal disminuirá. Se debe mantener la distancia mínima entre el agujero y el borde para evitar una concentración excesiva de tensiones en esta zona. Por lo tanto, la distancia adecuada entre el agujero y el borde debe determinarse en función del diámetro del agujero. También se debe mantener la distancia libre mínima entre dos agujeros adyacentes. Para ello se deben considerar los diámetros de los dos agujeros y sus áreas de concentración de tensiones.
El espacio suficiente es para evitar áreas débiles. Si la distancia entre el agujero y el borde es insuficiente, también se puede considerar el procesamiento secundario.
Agujero y ventana
En términos de dificultad de diseño, los agujeros y las ventanas suelen ser los más fáciles de manejar. Sin embargo, incluso las características más simples de las piezas de fundición a presión de aluminio requieren una cuidadosa atención a los detalles durante el proceso de diseño. Durante el diseño, es necesario garantizar la capacidad de fabricación.
Las aplicaciones más comunes de agujeros y ventanas se encuentran en las carcasas de diversos dispositivos electrónicos, como computadoras portátiles y calculadoras. Estos dispositivos requieren que se coloquen muchos agujeros. Este diseño causa problemas para el flujo de metal.
Puede comprender mejor este problema de manera intuitiva a través de este video.
Los agujeros y las ventanas también pueden dificultar la extracción de las piezas fundidas. Esto se debe a que la contracción por solidificación de las piezas puede provocar que las piezas fundidas se atasquen en el molde. Al diseñar huecos y ventanas, puedes seguir los siguientes consejos para solucionar estos problemas.
- Proporcionar suficiente capacidad de desmoldeo para solucionar el problema de eyección. Del cálculo de la capacidad de desmolde, notará que: los huecos y ventanas requieren una mayor capacidad de desmolde que cualquier otra estructura. Esto se debe a que a lo largo de la circunferencia interior se colocan paredes planas y cerradas.
- Para evitar problemas durante el proceso de flujo del metal, puede utilizar una estructura similar a un puente para garantizar que el metal pueda fluir continuamente a través de los orificios y las ventanas. Proporcionar puertos de alimentación laterales, puertos de rebabas y desbordamiento puede garantizar un flujo suave del metal dentro del componente. Podrás recortar fácilmente estas estructuras adicionales más adelante.
- Si su diseño lo permite, debe quitar la ventana grande y reemplazarla con una serie de agujeros pequeños. Porque las ventanas largas pueden interrumpir el flujo de metal y comprometer la integridad de la pieza fundida.
Trate de evitar tanto como sea posible
Los diseñadores deben intentar alinear estas características geométricas paralelas a la dirección de expulsión del molde o rediseñar la pieza para eliminar la necesidad del núcleo/corredera. El siguiente ejemplo muestra cómo rediseñar la pieza para eliminar el requisito de núcleos laterales. 
Sin embargo, en algunos casos, es necesario introducir núcleos/diapositivas para proyectar las características sin necesidad de un procesamiento posterior. Puede diseñar correderas centrales o varillas de tracción para eliminar la necesidad de la mayoría (si no todas) de las operaciones de procesamiento secundario.
Por lo tanto, las dificultades causadas por el mayor costo inicial del molde y el prolongado ciclo de fundición pueden mitigarse reduciendo el número de pasos de procesamiento secundario. Como resultado, la repetibilidad de las piezas ha mejorado significativamente.
Mecanismo de trabajo
El mecanismo de extracción lateral del núcleo y el movimiento deslizante generalmente son impulsados por pasadores inclinados o cilindros hidráulicos. Los pasadores inclinados son dispositivos mecánicos que se utilizan para el movimiento de extracción del núcleo/deslizamiento. La secuencia de apertura y cierre del molde principal puede activar los pasadores inclinados.
Por lo tanto, los pasadores inclinados se pueden utilizar sin una fuente de alimentación adicional. El coste de producción también es menor. Sin embargo, los pasadores inclinados pueden interferir con el desmontaje de las piezas fundidas y sólo son adecuados para correderas más cortas.
El control deslizante superior también tiene dificultades para usar uniones de pasador y solo puede usar resortes. El uso de un método hidráulico puede resolver estos problemas. Puede definir un ciclo y utilizar el control deslizante superior. No interferirá con el reciclaje de las piezas fundidas.
Hay otros métodos de movimiento que se pueden utilizar para el núcleo/ram. El diseñador debe elegir el método de movimiento apropiado basándose en factores como el presupuesto, el volumen de producción, el tamaño de la pieza y la longitud del recorrido del núcleo/pistón en la pieza fundida.
Puede hablar con su fábrica de fundición a presión para obtener sugerencias adecuadas con respecto al diseño del mecanismo lateral de extracción/deslizamiento del núcleo. También agradecemos sus consultas y haremos todo lo posible para ayudarlo.
Formación de hilos
Cuando hablamos de conformado de roscas, nos centramos principalmente en la fundición de roscas externas. Aunque en teoría las roscas internas se pueden fundir, debido a la complejidad y el costo del proceso de fabricación, las roscas internas no son ideales.
La rosca externa se puede fabricar fácilmente usando un dispositivo de fundición a presión de aluminio convencional y alineando adecuadamente la línea de separación, o usando un mecanismo deslizante simple. La rosca interna, sin embargo, requiere un conjunto para hacer girar el núcleo en el molde.
Esto aumentará el costo de herramientas y piezas. Para mejorar la velocidad y la economía de la producción, las roscas internas generalmente se procesan como una operación secundaria. De esta manera, no es necesario quitar las virutas del agujero.
Tolerancias ideales de hilos
Las roscas se pueden formar fácilmente mediante una máquina de fundición a presión de aluminio. Las roscas fundidas suelen limitarse a roscas externas que no requieren un nivel de ajuste preciso.
Si necesita un grado de precisión específico para su pieza, siempre puede consultar con su fábrica de fundición a presión. Procesamiento secundario Para lograr una mayor precisión, pueden ser necesarios ajustes. Además, el diámetro mayor debe seguir la definición de perfil de rosca especificada y acordada por ambas partes.
Las tolerancias máximas y mínimas para algunas operaciones ideales de formación de roscas son las siguientes:
Consideraciones de diseño de subprocesos
Sin embargo, al crear hilos, tenga en cuenta los siguientes puntos.
- Es posible que sean necesarias operaciones de recorte adicionales para eliminar las rebabas formadas entre las roscas.
- Intente aplicar tolerancias directas tanto como sea posible en lugar de especificar el grado de ajuste de la rosca.
- Estos valores incluyen los límites de tolerancia para los componentes móviles del molde, las líneas de separación y las dimensiones lineales.
- Cuando se requieran tolerancias de rosca más estrictas, consulte con la fábrica de fundición a presión.
- Mantener suaves las roscas en la línea de separación puede simplificar significativamente el proceso de fabricación. Ya que no son necesarias roscas de diámetro completo. Mantener las roscas suaves permite que el molde se mueva ligeramente sin afectar la pieza.
El siguiente cuadro muestra la configuración de hilo externo recomendada.
Insertar
El inserto es una pieza sólida de material que se incrusta en el molde y se integra con la pieza de aluminio fundido a presión. Cuando la aleación seleccionada no cumple con los requisitos y el diseño requiere integrar componentes hechos de otros materiales, se necesitan insertos.
Existen sistemas profesionales que se pueden utilizar en fundición a presión de aluminio para incorporar insertos. Los insertos se colocan dentro de la cavidad del molde y el aluminio fundido fluye alrededor de los insertos, completando así el proceso de fundición a presión.
Cuando se encuentre con las siguientes situaciones, es posible que necesite incorporar inserciones roscadas en su diseño:
- Los puntos de apoyo son propensos a desgastarse.
- Debido al desmontaje e inserción excesivos y frecuentes de sujetadores, las roscas se desgastarán demasiado.
- Cuando necesita componentes roscados con mayor resistencia a la tracción para manejar cargas concentradas.
La fundición a presión por inserción es más costosa que la fundición convencional y la complejidad de la configuración de la inserción también puede afectar el costo de producción.
Sugerencias sobre la inserción
- Definir claramente todas las especificaciones requeridas por la fábrica de fundición a presión. Debido al gran espacio en el molde, los insertos suelen requerir tolerancias más estrictas. Obtenga la aprobación de la fábrica de fundición a presión para garantizar que las tolerancias de los insertos sean suficientes.
- Si el cliente desea proporcionar las hojas, negocie con la fábrica de fundición para asegurarse de que las tolerancias coincidan con las sugerencias de la fábrica de fundición. Porque unas palas con tolerancias inadecuadas pueden dañar gravemente el molde.
- Analizar la tensión provocada por los insertos. Asegúrese de que estas tensiones no tengan un impacto a largo plazo en el rendimiento del producto.
- El inserto puede tener la forma que desee para garantizar que proporcione suficiente fuerza de anclaje para las condiciones de carga esperadas.
- Evite esquinas afiladas y otras características que puedan causar concentración de tensión en las piezas.
Socavado
El corte generalmente se refiere a las características o superficies geométricas cóncavas de una pieza a la que no se puede llegar con un cuchillo recto. En el proceso de fundición a presión, el corte socavado se refiere a la característica que impide que la pieza fundida sea expulsada mediante un solo mecanismo de tracción.
Por ello, a la hora de diseñar las piezas es necesario tener en cuenta las dificultades que pueden surgir durante los procesos de mecanizado y fundición. A veces, se puede eliminar el efecto de socavación eligiendo hábilmente la dirección de la fundición a presión de aluminio. Sin embargo, en la mayoría de los casos esto no se puede lograr sin introducir núcleos laterales.
Agregar núcleos laterales al diseño hará que la estructura del molde y el proceso de fundición sean más complejos. En comparación con la fundición a presión de aluminio tradicional, el mecanismo de los núcleos laterales es más complicado, lo que genera mayores costos y requiere más tiempo de instalación.
Al diseñar el socavado, es fundamental tener en cuenta los siguientes puntos importantes.
- Hable con su fabricante si es posible utilizar herramientas de corte especializadas que puedan llegar a áreas difíciles de alcanzar, como herramientas en forma de T o de V.
- Intente minimizar la cantidad de núcleos externos. Porque requieren núcleos laterales, lo que encarecerá el molde.
- Ajustar la línea de separación puede resolver algunos problemas de socavación.
- Rediseñe su pieza para eliminar el corte interno.
- Evite cortes socavados que no estén orientados hacia la dirección de tracción del molde. Si no se colocan los núcleos laterales, no se podrán expulsar.
- El socavado debajo del saliente dificultará la expulsión de la fundición de aluminio.
Sin embargo, si es posible, es mejor evitar cualquier tipo de subcotización en el diseño.
Diseño de canalones
Una ranura es un agujero estrecho y su extremo puede tener un borde redondeado o no. Aparece principalmente en piezas planas rectangulares de aluminio. Su longitud suele ser limitada. La ranura es siempre continua, por lo que penetrará completamente en la pieza.
Dependiendo de la longitud y la forma de la ranura, pueden existir diferentes tipos de ranuras, como por ejemplo ranuras limitadas en longitud por ambos lados, ranuras limitadas en longitud por un lado o ranuras alargadas semicirculares.
Las ranuras pueden estar compuestas de varias formas y tamaños, como ranuras en forma de T, ranuras en cola de milano, rectángulos, fondos planos, ranuras en forma de V, arcos, etc. Generalmente se cortan a lo largo del borde y sirven como características para instalar componentes hechos de otros materiales.
Las ranuras y ranuras de la estructura pueden servir como elementos de sujeción para otros componentes. También proporcionan aberturas a través de las cuales pueden pasar otros componentes (como interruptores, palancas, etc.).
Al diseñar ranuras y surcos, los siguientes consejos pueden resultar útiles.
- Recuerde que las ranuras y ranuras pueden sujetar o transferir las dimensiones de otros componentes.
- En el diseño se deben evitar ranuras con una separación demasiado estrecha. Estas ranuras afectarán la integridad de las piezas y causarán problemas durante el proceso de acabado.
- No deje ningún borde afilado en la ranura rectangular/de fondo plano. Intenta redondear todos los bordes interiores y exteriores tanto como sea posible. Esto ayudará a minimizar el costo de la galvanoplastia y reducirá problemas menores.
- Por la misma razón, el ángulo de la ranura en forma de V también debe ser circular.
Diseño de inyector
Debido a la contracción por solidificación, las piezas fundidas de aluminio solidificadas son propensas a atascarse en el molde. Por lo tanto, se necesitan algunos componentes de expulsión para aplicar fuerza adicional desde el interior del molde para garantizar que las piezas fundidas puedan ser expulsadas.
El mecanismo de expulsión del equipo de fundición a presión puede estar compuesto por múltiples componentes. El molde de fundición a presión consta principalmente de dos partes, a saber, la mitad del molde de cubierta y la mitad del molde de expulsión. El molde de expulsión contiene el mecanismo de expulsión.
La línea de separación es el punto donde se separan las dos mitades del molde. Una vez completada la fundición, el molde eyector se separa de la línea de separación. Sin embargo, debido al equipo más complejo y a las múltiples configuraciones de moldes, esto hace que el sistema de expulsión sea más complicado.
Sólo discutiremos los moldes tradicionales de dos partes, ya que son más comunes y rentables. En este caso, la parte de expulsión del molde incluye pasadores, placas de expulsión, inserciones, guías y cualquier patrón grabado presente en el diseño.
El mecanismo de expulsión depende principalmente de dos componentes del molde: el pasador de expulsión y la placa de expulsión.
Pasador eyector
La función de la varilla de empuje es empujar la pieza solidificada fuera del molde. Otra función de la varilla de empuje es sujetar la pieza fundida para evitar que se doble debido a la tensión concentrada durante el proceso de solidificación. Sin embargo, la desventaja de la varilla de empuje es que dejará marcas en la pieza fundida.
Por lo tanto, los diseñadores deben seleccionar cuidadosamente la posición y el tamaño de la varilla de empuje en función del tamaño, la estructura y otros factores de la pieza fundida. Al diseñar la varilla de empuje, se deben seguir las siguientes pautas.
- Coloque el pasador eyector en el área no funcional de la pieza de fundición, como el fondo de una cavidad profunda, el puerto de desbordamiento, la protuberancia o la parte inferior de la costilla.
- Al retirar las piezas fundidas, la varilla de empuje dejará marcas. Por lo tanto, no coloque la superficie exterior de las piezas fundidas hacia la varilla de empuje.
- La tolerancia recomendada para la marca del pasador saliente o empotrado es de 0,015" (0,381 mm).
- Siga los consejos de los trabajadores de la fundición a presión, ya que pueden ayudarle a seleccionar el tamaño, la posición y la cantidad más adecuados de los pasadores de sujeción.
El método correcto de fabricación del molde puede reducir significativamente las marcas dejadas por la varilla de empuje. Sin embargo, estas marcas todavía son claramente visibles. El fabricante del equipo original y el fabricante de fundición a presión deben acordar la posición de instalación de la varilla de empuje.
Además, tenga en cuenta que se formarán flecos alrededor del pasador superior. Por lo general, a menos que el cliente se oponga, no se producirán flecos. Los bordes del pasador superior se pueden aplanar para minimizar su impacto.
Placa eyectora
La placa expulsora puede servir como componente suplementario para el pasador expulsor o puede usarse de forma independiente. Por lo general, la fábrica de fundición utiliza la placa eyectora como superficie de instalación para el pasador eyector. Dado que la presión solo se aplica a la placa expulsora, el pasador expulsor empujará simultáneamente el pasador expulsor hacia adelante y retraerá la pieza fundida.
La placa expulsora también puede funcionar de forma independiente sin necesidad de un pasador expulsor. Sin embargo, normalmente sólo lo vemos en el micromolde. La fuerza aplicada por la placa eyectora a la pieza se utiliza para expulsarla. La ventaja de esto es que la placa expulsora no deja marcas en la pieza fundida como lo hace el pasador expulsor.
Borde afilado
En el diseño de piezas de fundición a presión de aluminio no deben existir bordes afilados. Los bordes afilados crearán puntos calientes dentro de la pieza fundida y, debido a la contracción por solidificación, estos puntos calientes causarán concentración de tensiones. Esto puede provocar que se produzcan defectos fácilmente en las esquinas. Además, también resulta muy difícil aplicar revestimientos en bordes afilados.
Por lo tanto, los diseñadores tienden a redondear todas las esquinas afiladas, incluso si el radio es lo más pequeño posible. Aplique esquinas redondeadas, radios o chaflanes a todas las esquinas afiladas internas y externas. A continuación se muestran algunos ejemplos de diseños de esquinas afiladas y los diseñadores pueden rediseñarlos de la siguiente manera.
Otro problema con los bordes afilados internos es que aumentan significativamente el coste de la herramienta de corte. Como es bien sabido, el coste del procesamiento mecánico es bastante alto y los requisitos de mayor precisión aumentarán aún más el coste.
Una hoja perfectamente afilada implica tolerancia cero. Aunque se puede conseguir una cuchilla externa, es casi imposible que una cuchilla interna alcance tal precisión. Incluso con las herramientas más precisas, la hoja interna siempre tiene un radio mínimo.
Sin embargo, puedes utilizar con seguridad bordes afilados a lo largo de la línea de separación para asegurar que las dos mitades del molde se cierren por completo. Además, intente minimizar el uso de bordes afilados.
Propiedad de sellado a presión
El rendimiento del sellado a presión es un indicador para evaluar la integridad de las piezas fundidas a presión de aluminio, indicando su capacidad para soportar un cierto nivel de presión de fluido. En algunos casos, el comprador puede exigir que las piezas fundidas tengan el rendimiento de sellado a presión especificado.
El rendimiento del sellado a presión está determinado en gran medida por su densidad y porosidad. Incluso una pequeña cantidad de porosidad puede afectar el rendimiento del sellado a presión del componente y puede provocar fugas durante el uso. Varios factores pueden influir en la densidad y porosidad de las piezas fundidas de aluminio.
El aire atrapado dentro del aluminio es una gran preocupación para todos los fabricantes. Cuando se inyecta metal fundido a alta presión, la resistencia causada por el aire atrapado puede provocar poros. La presencia de orificios de aire en las piezas fundidas también puede reducir su densidad, comprometiendo así la integridad estructural.
Hay muchos factores que contribuyen a la formación de poros, lo que hace imposible que las piezas fundidas estén completamente libres de poros. Un DFM eficaz y un buen control de calidad durante todo el proceso de producción darán como resultado la densidad adecuada y la porosidad mínima.
Factores considerados en el diseño de moldes
Los diseñadores deben tener en cuenta los siguientes parámetros de diseño para lograr el mejor rendimiento de sellado a presión de las piezas fundidas de aluminio.
- Siga cuidadosamente las pautas para esquinas redondeadas, nervaduras de refuerzo y diseños de esquinas. De lo contrario, el flujo de metal no será suave y la turbulencia puede provocar poros.
- Intente mantener uniforme el espesor de la pared para facilitar un flujo suave del metal. Evite secciones gruesas y cambios bruscos de espesor.
- Para orificios que requieren sellado a presión, se debe utilizar el método de perforación en lugar del procesamiento mecánico para minimizar el impacto de la porosidad.
- Todos los orificios y canales posteriores sin procesar deben contar con ángulos de inclinación suficientes. Sin embargo, si los agujeros del núcleo se van a mecanizar después de la fundición, se debe proporcionar el ángulo de inclinación mínimo.
- Simule todo el proceso de fundición a presión de aluminio para ayudarle a identificar posibles problemas con antelación. Ejecute el análisis de flujo del molde para determinar qué características del molde pueden mejorar la calidad de las piezas fundidas.
- El equipo de fundición a presión asistido por vacío puede reducir significativamente la porosidad de las piezas de fundición a presión de aluminio. Como resultado, hay menos defectos en las piezas y un mejor rendimiento de densidad.
Operación de procesamiento secundario
Las operaciones de procesamiento secundario también pueden afectar la resistencia a la presión de las piezas fundidas de aluminio. Se deben seguir las siguientes pautas durante el procesamiento.
- La parte más densa de cualquier pieza fundida se encuentra en su superficie o cerca de ella. El interior suele ser menos denso y tiene mayor porosidad. Por lo tanto, se debe especificar un margen mínimo de mecanizado para evitar que las piezas porosas queden expuestas en el interior de la pieza fundida.
- Si el margen de mecanizado requerido para la pieza excede el límite permitido, las piezas porosas internas pueden quedar expuestas. Por lo tanto, podría ser necesario un tratamiento de impregnación adicional para lograr el mejor efecto de sellado.
- Evite procesar los dos lados de las piezas fundidas que requieren sellado a presión.
- Al procesar una gran cantidad de espacios en blanco, es aconsejable evitar el uso de un ángulo de inclinación grande. En particular, se debe tener en cuenta el ángulo de inclinación mínimo para el orificio central.
Además de las consideraciones antes mencionadas, la selección de la aleación juega un papel crucial para garantizar la resistencia a la presión de las piezas fundidas de aluminio. Ciertas aleaciones funcionan mejor en términos de resistencia a la presión de los componentes de aluminio.
Se pueden utilizar varios equipos de prueba para medir la resistencia a la presión de las piezas de aluminio. Por lo general, las pruebas de resistencia a la presión se realizan dentro de un rango de presión de 5 a 40 psi. Si se requiere una mayor resistencia a la presión, el diseñador debe consultar con la fábrica de fundición a presión.
Fuerza de la pieza
Los requisitos de resistencia para las piezas de aluminio tendrán un impacto significativo en el costo y el tiempo de producción general. Por lo tanto, puede discutir claramente los requisitos de resistencia de las piezas con la fábrica de fundición a presión para seleccionar un método de diseño de fundición a presión de aluminio factible.
La resistencia de las piezas fundidas de aluminio depende de muchos factores. Aquí ofrecemos algunos consejos sobre cómo garantizar la resistencia de las piezas fundidas.
- En primer lugar, es necesario seleccionar un tipo apropiado de aleación de aluminio. La aleación utilizada para la producción tiene un impacto significativo en la resistencia de las piezas. Sin embargo, la resistencia mecánica no es el único parámetro crucial. La aleación elegida debe tener suficiente maquinabilidad y cumplir también otros requisitos.
- Es mejor transmitir tantas funciones en el sitio como sea posible. Cualquier característica que se procese posteriormente provocará tensión de procesamiento en los componentes de aluminio.
- Utilizando el proceso de fundición a presión de aluminio asistido por vacío para reducir la porosidad de las piezas. Esto aumentará la densidad de las piezas, mejorando así la integridad y resistencia estructural.
- Agregar nervaduras de refuerzo a la parte de paredes delgadas y a la plataforma mejorará su estabilidad.
- Los bordes afilados son los puntos críticos de concentración de tensiones. Por lo tanto, estas áreas son propensas al fracaso. Debes utilizar esquinas redondeadas para aumentar la rigidez de la pieza.
Seguir estas pautas puede ayudarle a mejorar la resistencia de las piezas fundidas a presión. Sin embargo, también hay que tener en cuenta muchos otros detalles. Hable con su proveedor de fundición a presión y busque sugerencias sobre cómo aumentar la resistencia de las piezas.
Características menores
El procesamiento de características diminutas requiere herramientas más precisas. El tiempo, el costo y la dificultad de procesar funciones diminutas son mayores. Se pueden lograr características con tolerancias estándar a un costo relativamente menor y con suficiente precisión para satisfacer las necesidades de cualquier consumidor común.
Sin embargo, si su pieza se utiliza en una aplicación muy compleja, es posible que necesite tolerancias precisas. El procesamiento más allá de cierto nivel se denomina microprocesamiento y las herramientas de procesamiento estándar no pueden lograrlo.
El microprocesamiento se ocupa de características de mecanizado con tolerancias muy inferiores a un milímetro. En comparación con cualquier operación de mecanizado estándar, su coste es prohibitivamente alto. A menos que sea absolutamente necesario, los diseñadores deben evitar alcanzar una precisión tan alta en sus diseños.
Si el molde desarrolla defectos prematuramente, generará costes de mantenimiento considerables. Por lo tanto, se deben hacer esfuerzos para minimizar los defectos menores para reducir el costo del molde.
Grabado en fundición a presión
La mayoría de las piezas fundidas de aluminio tendrán algún tipo de texto o decoración. Estos textos o decoraciones pueden ser letras, logotipos, marcas comerciales, códigos de fecha o números de producción, que son útiles para rastrear la cadena de suministro, promocionar la marca y lograr muchos otros propósitos.
El grabado o la decoración mediante fundición a presión se pueden realizar en las piezas de tres formas.
- Como característica elevada
- Como característica de la depresión.
- Las letras en relieve en el panel cóncavo.
De estos tres métodos, el más económico es mantener las letras en relieve. Las partes elevadas de la fundición de aluminio requieren las partes cóncavas del molde.
Esta característica es fácil de incorporar al molde y provoca un desgaste mínimo durante la operación. Hay menos letras elevadas (hundidas) y el coste de construcción del molde, así como el coste de mantenimiento durante toda su vida útil, también son menores.
Por el contrario, los caracteres grabados en las piezas fundidas de aluminio requieren elementos elevados, que se elevarán en el acero del molde. La construcción es un poco más compleja y el coste de mantenimiento también es mayor.
Sin embargo, si el diseñador desea mantener una superficie plana, entonces el texto puede diseñarse como una sección elevada dentro de un panel empotrado. Este método es más práctico ya que puedes aplicar la parte empotrada sin tener que preocuparte por dañar el molde.
Posteriormente, el revestimiento se puede utilizar para rellenar las zonas rebajadas adicionales. Por lo tanto, evite utilizar funciones de hueco directamente en la pieza.
Otras pautas
- La superficie (grosor de la línea) de cualquier letra o símbolo debe ser de al menos 0,010 pulgadas (0,254 mm) o más.
- La altura de las líneas o símbolos debe ser igual o menor que el grosor de las líneas.
- Si algún texto o decoración contiene detalles complejos o letras finas, es posible que no quede claro durante el proceso de fundición. Por lo tanto, intente simplificarlos tanto como sea posible.
- El ángulo de inclinación no debe ser inferior a 10°.
Seguir estas pautas debería ser útil para la mayoría de las situaciones. Si tiene algún otro requisito, siempre puede consultar a su fábrica de fundición para obtener el asesoramiento adecuado.
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