Guía de diseño y producción de moldes de fundición a presión

A menudo necesitamos piezas metálicas de diversas formas. Las utilizamos en nuestros coches, casas, máquinas y otras infraestructuras. Se ha preguntado cómo es posible fabricar formas tan detalladas? Molde de fundición a presión tech ha revolucionado nuestras vidas. Con este método se pueden crear formas y patrones complejos. Las piezas moldeadas por fundición a presión están muy extendidas en una amplia gama de aplicaciones.

En este artículo, aprenderemos algunos fundamentos sobre el molde de fundición a presión. Además, será una excelente guía para quienes buscan los mejores servicios de fundición a presión. Aprenderá cómo las fundiciones fabrican los moldes de fundición a presión. Así que, siéntese y lea este artículo detenidamente.

Visión general de la fundición a presión

La fundición a presión es un famoso tipo de proceso de fundición de metales. Como su nombre indica, este método suele utilizar matrices específicas para el trabajo. La forma de la pieza metálica final depende de la forma de las matrices. Aunque existen diferentes tipos de fundición a presión, la tecnología de base es la misma para todos. El material utilizado para fabricar estos moldes es acero templado para herramientas.

La fundición a presión tiene una larga historia. Se inventó esta tecnología en 1838. Al principio, sólo se utilizaba para imprimir. Más tarde, con el desarrollo de la tecnología, se aprendió a utilizar este método para crear piezas metálicas complejas. La fundición a presión ofrece varias ventajas.

• El molde de fundición a presión suele ofrecer una alta eficiencia de producción. Esta pieza es comparativamente más rápida que otros procesos de fundición en molde permanente. Como resultado, puede crear cientos de piezas metálicas en menos tiempo.
• Las piezas moldeadas por fundición a presión suelen tener un acabado superficial liso. En el caso de las piezas metálicas HPDC, esto es más evidente. Como resultado, es posible que no necesite servicios de mecanizado adicionales.
• El método de fundición a presión es versátil. Suele funcionar con muchos metales, como aluminio, zinc y magnesio.
• Como este método es rápido, suele reducir los costes de producción. Aunque crear las matrices puede resultar caro, este método es más barato a largo plazo.
• Las piezas moldeadas por fundición a presión están muy extendidas en muchas industrias. Con este método se fabrican el motor, la caja de cambios y las piezas estructurales de su coche. También puede encontrar aplicaciones similares en otros sectores.

Diferentes tipos de fundición a presión

La fundición a presión suele tener seis tipos principales, cada uno con sus propias ventajas. Cada tipo es adecuado para aplicaciones específicas. Veamos su tecnología particular y el uso del producto.

Tipo #1 HPDC (fundición a alta presión)

Como su nombre indica, este método de fundición a presión requiere alta presión para el trabajo. Este fundición a alta presión empuja técnicamente el metal fundido a todos los rincones del molde. Como resultado, se pueden obtener piezas metálicas muy precisas.

En la industria automovilística, los bloques de motor y las piezas fundidas de la caja de cambios se fabrican con piezas de aluminio HPDC de alta calidad. En la industria médica destacan diversos equipos y bombas de infusión. Además, muchos componentes aeronáuticos también necesitan piezas metálicas de fundición HPDC.

Tipo #2 LPDC (fundición a baja presión)

Este método de fundición a presión es justo lo contrario del HPDC. Requiere una presión baja, que suele oscilar entre 2 y 15 psi. El proceso es casi similar, pero suele ser más lento que el HPDC. Al ser lento, se puede controlar fácilmente el movimiento del metal fundido.

Las piezas metálicas LPDC están muy extendidas en llantas de automóviles, culatas y sistemas de suspensión.

Fundición por gravedad tipo #3

Este método de fundición a presión utiliza la fuerza gravitatoria para llenar el molde con metal fundido. El proceso suele verter el metal fundido en el molde desde arriba, y el líquido fluye hacia abajo. Es sencillo y barato porque no necesita fuerzas adicionales.

En fundición por gravedad es frecuente en la fabricación de accesorios de tubería y diversos utensilios de cocina.

Fundición en Vacío Tipo #4

Como su nombre indica, este método de fundición implica crear un entorno de vacío. Lo hace antes de introducir el metal fundido. Como resultado, no se producen defectos de fundición causados por el gas atrapado en el interior.

La fundición a presión en vacío es adecuada para fabricar componentes delicados. La fundición de componentes electrónicos, piezas de aviones y algunas piezas de automóviles son ejemplos notables.

Fundición a presión tipo #5

La fundición a presión combina la fundición y la forja. Tras inyectar el metal fundido en el interior del molde, el proceso aplica una alta presión durante la solidificación. La presión de compresión reduce principalmente los defectos de porosidad.

La fundición a presión es muy popular debido a la gran resistencia y densidad de las piezas metálicas. Algunos ejemplos comunes son las piezas de suspensión, los soportes y algunos componentes de construcción.

Fundición a presión semisólida tipo #6

Este proceso también combina la fundición y la forja. La única diferencia es que este proceso utiliza metales semisólidos. Tiene la consistencia de una pasta. El SMDC es muy popular para fabricar muchas piezas de automóviles, carcasas electrónicas y dispositivos médicos. ir a semi solid aluminum die casting para saber más.

¿Qué es un molde de fundición a presión?

La herramienta utilizada en el método de fundición a presión se denomina generalmente molde de fundición a presión. También se le llama herramienta de fundición a presión. El proceso de fabricación de esta herramienta se conoce como utillaje de fundición a presión.

La definición dice que un molde de fundición a presión es una herramienta única utilizada en el proceso de fundición a presión. Su función principal es dar la forma deseada al metal fundido. En la mayoría de los casos, suelen tener dos mitades: la fija y la móvil.

Cuando ambas mitades se cierran, forman en su interior una cavidad que imita la forma de la pieza deseada. Una pieza de alta calidad molde de fundición a presión es esencial para garantizar la máxima precisión de sus piezas metálicas acabadas. Sin embargo, hay varios componentes:

Cavidad del molde

El espacio hueco dentro de un molde es generalmente la cavidad del molde. En realidad, da la forma y el tamaño de la pieza metálica final. El metal fundido se inyecta en esta cavidad y se solidifica para obtener la forma deseada. Tenga en cuenta que debe garantizar una gran precisión al fabricar esta cavidad.

Molde de fundición a presión para pasador de núcleo

El núcleo es otro componente vital de un molde de fundición a presión. Crea características en la fundición, como orificios o rebajes. Principalmente crea geometrías complejas dentro de la pieza metálica. Sin embargo, en función de las necesidades, puede fabricarse con arena o metal. Tenga en cuenta que este núcleo debe soportar altas presiones y temperaturas durante su funcionamiento.

Pasadores eyectores

Como su nombre indica, estos pasadores básicamente expulsan la mitad móvil del molde de fundición a presión de la fija. Durante el proceso de diseño, los ingenieros los colocan cuidadosamente donde puedan aplicar una presión uniforme. Un diseño correcto garantiza siempre que la pieza no resulte dañada.

Sistema de corredores

El canalizador suele introducir el metal fundido en la cavidad del molde. Consta de varias pistas que se dirigen a distintas partes del molde. El diseño adecuado del sistema de canales es crucial para distribuir uniformemente el metal fundido. En general, un sistema de canalización adecuado reduce significativamente los defectos.

Sistema de rebose

El sistema de rebose recoge el exceso de metal fundido durante el proceso de inyección. Como resultado, el sistema puede evitar los defectos causados por el aire atrapado. Tenga en cuenta que este sistema puede no estar presente en algunos moldes de fundición a presión.

Otros

Elementos como pernos y pasadores mantienen unido el sistema de moldes de fundición a presión. Estas piezas deben ser resistentes y estar cuidadosamente mecanizadas. El método de fundición a presión requiere alta presión, presión de gas y calor. Elegir los materiales adecuados es crucial para mantener estas piezas en buen estado.

Material del molde de fundición a presión: Acero templado para herramientas

El acero templado para herramientas es un tipo general de acero. Tiene varios grados adecuados para un uso específico. Puede conseguir la gran dureza y resistencia del acero mediante el método de tratamiento térmico. Pero, ¿por qué son tan populares estos aceros para herramientas?

En primer lugar, ofrecen una gran resistencia al desgaste. En segundo lugar, su dureza suele hacerlas ideales para muchos trabajos de mecanizado. En tercer lugar, también ofrecen dimensiones estables. Por último, y lo más importante, soportan el calor extremo. Como sabe, esta propiedad es crucial para los trabajos de fundición a presión.

El acero templado para herramientas tiene cinco grupos diferentes. Cada grupo es ideal para aplicaciones únicas.

Material para moldes de fundición en frío

Las cuatro calidades siguientes son ampliamente utilizadas en la fabricación de moldes de fundición a presión.

Materiales para moldes de fundición a presión en caliente

Como su nombre indica, estos materiales se someten a altas temperaturas durante la fundición. Son ideales para los moldes de fundición a presión HPDC. Existen varios grados: Los grados H1 a H13 suelen ser aleaciones a base de cromo. Por otro lado, las aleaciones de wolframio son de H20 a H39, y las aleaciones a base de molibdeno son de H40 a H59.

Otros tipos

También existen otros tipos de aceros para moldes de fundición a presión. Destacan los aceros SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 y 8418. Estos aceros ofrecen propiedades específicas. Como sabe, los métodos de fundición a presión tienen diferentes tipos. Por lo tanto, los materiales también varían en función de estos tipos.

Tres tipos comunes de moldes de fundición a presión

En general, podemos dividir los moldes en tres tipos en función del número de cavidades. Esta diversidad se debe principalmente a necesidades específicas. Los distintos diseños de cavidades permiten a los fabricantes de moldes de fundición a presión producir piezas con rapidez.

Tipo #1 Troqueles de una cavidad

Como su nombre indica, estos moldes de fundición a presión tienen una sola cavidad. Con estos moldes se puede producir una pieza metálica por ciclo. La gente utiliza mucho estos moldes para pedidos sencillos y de bajo volumen.

El uso de estas matrices facilita el diseño, lo que constituye su principal ventaja. Sin embargo, la velocidad de salida es más lenta que con las matrices multicavidad.

Tipo #2 Troqueles multicavidad

Las matrices multicavidad tienen más cavidades. Con estos troqueles, puede producir varias piezas metálicas por ciclo. Esto significa que puede producir más productos que con los troqueles de una sola cavidad. Por tanto, las matrices multicavidad son ideales para pedidos de gran volumen.

Lo mejor de estos troqueles es que ofrecen costes de producción más baratos. Sin embargo, suelen tener diseños complejos.

Moldes de la familia #3

En los troqueles multicavidad encontrará el mismo diseño de cavidad pero varias veces. Por lo general, se pueden crear varias piezas metálicas por ciclo. Sin embargo, en los moldes familiares, estos diseños son diferentes. Así que, en cierto sentido, todos los moldes familiares son moldes multicavidades, pero todos los moldes multicavidades no son moldes familiares.

Molde de fundición de aluminio: Tendencias del mercado

El mercado de moldes de aluminio fundido a presión crecerá significativamente en 2024. Según Persistence Market Research, este mercado se valoró en $301,3 millones en 2023. En el futuro, se espera que este sector crezca a un ritmo constante de 4,8% cada año. Los expertos prevén que este mercado alcance los $481,6 millones en 2033.

¿Cómo se fabrican los moldes de fundición a presión?

En la sección anterior, hemos tratado brevemente diversos métodos de fundición a presión y tipos de moldes o utillajes. En esta sección, nos centraremos en general en cómo se fabrican. Conocerá el proceso paso a paso en cada fábrica de fundición a presión. Así, conocerá cada paso de la fabricación de los moldes siempre que planee hacer piezas metálicas únicas. Esto es realmente importante para la fabricación de piezas metálicas personalizadas.

Paso #1 Diseño del molde

Este paso es quizá uno de los aspectos más importantes del proceso. Aquí decidirá cómo desea que sea su pieza metálica y qué pasos habrá que seguir para fabricarla. En función del diseño de la pieza, también debe seleccionarse adecuadamente el tipo de método de fundición a presión.

En este caso, dos parámetros son esenciales: un análisis dimensional y una perspectiva geométrica. La perspectiva dimensional le informa del número de cavidades que tiene su pieza metálica. ¿Cuál de los tipos de molde de cavidad única, de cavidad múltiple o familiar necesita? Este diseño también le facilita la determinación de la presión y el volumen de la pieza fundida.

Una vista geométrica que le informa del nivel de complicación de la pieza metálica y de su plan para abrirla y expulsarla. Sin embargo, es muy importante tener en cuenta el tipo de línea de apertura que se utiliza aquí. Debe asegurarse de que esta línea de apertura coincide con la dirección de apertura del molde.

Del mismo modo, una empresa de fundición a presión también tiene en cuenta otros aspectos importantes durante este paso. Los analizaremos brevemente en la siguiente sección.

Paso #2 Elegir el material

El método de fundición a presión suele implicar presiones y temperaturas variables. Por lo tanto, debe seleccionar un material que sea altamente compatible con estas situaciones. En general, los ingenieros utilizan aquí varios tipos de aceros para herramientas. En la sección anterior, hemos discutido estas herramientas de acero en detalle.

Paso #3 Mecanizado del molde

Una vez listos el diseño y los materiales, hay que planificar cómo dar forma al molde de fundición a presión. En este caso, los distintos métodos de mecanizado desempeñan un papel crucial. Los ingenieros prefieren las máquinas CNC para fabricar moldes de fundición a presión.

Como sabe, el mecanizado CNC ofrece una precisión excepcional. Técnicamente puede alcanzar tolerancias de hasta 0,01 mm. Dispone de opciones como fresado CNC, taladrado, torneado, mandrinado y mucho más.

Etapa #4 Tratamiento térmico

Los distintos tratamientos térmicos son muy importantes en la fabricación de moldes de fundición a presión. Este paso mejora significativamente la resistencia y durabilidad de las piezas mecanizadas. Además, el proceso hace que el molde sea más resistente al desgaste.

Los métodos de tratamiento térmico más comunes son el temple, el revenido, el recocido y el alivio de tensiones. Estos métodos suelen garantizar el buen rendimiento del molde durante la fundición a presión.

Paso #5 Acabado

Tras el tratamiento térmico, el nuevo molde de fundición necesita algunos retoques. Estos pasos son cruciales para garantizar superficies lisas y dimensiones precisas.

Las técnicas de acabado pueden incluir el pulido, el esmerilado y el chorro de arena. El objetivo principal de todas estas técnicas es dar a las piezas del molde de fundición a presión unas texturas más suaves y mejores. Como resultado, pueden alcanzar tolerancias elevadas.

Paso #6 Montaje si es necesario

Hay ocasiones en las que puede ser necesario fabricar piezas de moldes de fundición a presión por separado. Cuando hay muchas piezas, el montaje debe hacerse siempre con cuidado. La fábrica de moldes de fundición a presión siempre comprueba que el montaje esté alineado correctamente.

Paso #7 Pruebas

Una vez realizados todos los pasos anteriores, los fabricantes de moldes de fundición a presión prueban estos moldes en el laboratorio. Realizan pruebas para asegurarse de que el molde está en buen estado y funciona correctamente. Estas pruebas le indican que los moldes son de alta calidad.

Pasos clave en el diseño de moldes de fundición a presión

Como se mencionó en la última parte, al diseñar un molde de fundición a presión se tienen en cuenta varios factores clave. Esta sección tratará principalmente de ellos y descubrirá por qué son cruciales en la fabricación de moldes de fundición a presión.

Diseño real de la pieza

Antes de fabricar el molde de fundición a presión, los ingenieros crean la pieza en sí. Para este trabajo, utilizan varios programas de dibujo en 2D y 3D. En la mayoría de las fábricas de moldes de fundición a presión, los diseñadores gráficos suelen utilizar SolidWorks o AutoCAD.

Durante las pruebas visuales, se necesitan modelos 2D. Los ingenieros utilizan este dibujo para comprobar los tamaños después de cada fase de producción. Una pieza bien diseñada da resultados de alta calidad. Por eso, siempre que trabajes con un fabricante, asegúrate de que dispone de estos planos antes de empezar a fabricar el producto.

Fundición inyectada Tipo de moldeo por inyección

Se trata de un factor muy importante a la hora de molde de fundición a presión. Por lo general, modifica la calidad, la resistencia y el acabado de la pieza acabada.

En función de esta inyección, existen seis tipos diferentes: HPDC, LPDC, Vacío, etc.

A la hora de diseñar el tipo de inyección, hay que tener en cuenta varios factores. En primer lugar, ¿con qué tipo de metal está trabajando? En segundo lugar, ¿ha tenido en cuenta las líneas de separación, las vistas geométricas y los detalles de diseño? En tercer lugar, ¿cuál es la velocidad de producción prevista?

Si utiliza el tipo de inyección adecuado, el molde siempre se llenará correctamente y los defectos de fundición serán menos frecuentes. Además, la selección correcta reduce en gran medida el tiempo de ciclo. En general, se obtienen muy buenos resultados.

Diseño de puertas y correderas

La compuerta y el canal introducen el metal fundido en el molde de fundición a presión y suelen controlar el flujo del líquido. Un diseño adecuado garantiza un llenado suave y eficaz y reduce diversos tipos de defectos de fundición.

A la hora de diseñar una compuerta y un canal, hay que tener en cuenta el tamaño, la ubicación y la forma. La compuerta debe colocarse en el lugar adecuado para minimizar las turbulencias.

Diseño de la base del molde de fundición a presión

La base del molde suele soportar y alinear todas las piezas del molde. Al diseñar, asegúrese de haber creado un diseño robusto. Proporciona la estabilidad general del sistema.

Aquí debe tener en cuenta el material y la temperatura. La base del molde debe soportar altas presiones y temperaturas. También debe comprobar que la alineación y el ajuste sean correctos.

Sistema de refrigeración

El sistema de refrigeración ayuda al molde a solidificar el metal fundido. Un sistema de refrigeración adecuado suele mejorar la velocidad de producción y la calidad de las piezas. Sin embargo, una refrigeración inadecuada puede causar diversos defectos de fundición. Por tanto, asegúrese de contar con un sistema de refrigeración adecuado al diseñar un molde.

Existen diferentes tipos de sistemas de refrigeración. A menudo se utilizan conductos de agua e insertos de refrigeración. Los tapones de refrigeración son ideales para lugares que necesitan enfriarse rápidamente. Cuando diseñe un sistema de refrigeración de moldes, intente equilibrar el calor en todo el molde.

Sistema de ventilación y expulsión

El sistema de ventilación y expulsión elimina principalmente el aire atrapado en el molde. El aire atrapado puede ser creado por el molde o estar allí antes de la inyección.

Al diseñar un molde, coloque los respiraderos en puntos altos. En este caso, puede utilizar respiraderos finos para evitar destellos. Además, coloque los pasadores de expulsión en el lugar adecuado para evitar daños.

Tenga en cuenta que los sistemas eficaces de ventilación y expulsión suelen mejorar la calidad de las piezas. En general, reduce los tiempos de ciclo y la eficiencia de la producción.

Simulación

Una vez considerados todos los factores anteriores, la simulación le muestra con precisión lo que ha diseñado. Las simulaciones pueden ayudarle a encontrar defectos y problemas con el flujo del metal. Los fabricantes de moldes de fundición a presión suelen utilizar software como MAGMASOFT, ProCAST y Flow-3D.

Preguntas frecuentes

¿Qué metales se utilizan en la fundición a presión?

En la fundición a presión, los metales más comunes son el aluminio, el zinc, el magnesio, el plomo, el estaño y el cobre. Estos metales son populares por su bajo punto de fusión. Además, ofrecen excelentes propiedades de fundición, resistencia y durabilidad. Entre todos estos metales, el aluminio es el más popular. Es ligero y tiene una excelente relación resistencia-peso.

¿Es el 4140 un acero para herramientas?

Sí, el acero LSS 4140 es un tipo de acero para herramientas. Esta aleación ofrece una excelente dureza, resistencia y resistencia al desgaste. Es un acero para herramientas excelente para la mayoría de los trabajos de mecanizado. Más concretamente, se utiliza en diversos componentes giratorios. Destacan, por ejemplo, los ejes, los árboles de transmisión, los engranajes y los husillos.

¿Qué tipo de acero se utiliza para la fundición a presión?

El tipo de acero varía principalmente en función del método de fundición a presión. Para los moldes de fundición a presión HPDC, predominan los aceros para herramientas de la serie H. Por otro lado, para LPDC o trabajos en frío, son famosos los aceros para herramientas de las series O, A y D. También existen algunas calidades especiales, como SKD61, 8407 y 8418.

Resumen

La fundición a presión es crucial para fabricar muchas piezas metálicas complejas. Puede crear piezas de fundición a presión mediante varios métodos. HPDC y LPDC son los dos métodos más comunes que utilizará en una empresa de moldes de fundición a presión.

El molde de fundición a presión tiene tres tipos: de cavidad única, de cavidad múltiple y moldes familiares. Cada tipo es adecuado para requisitos de producción específicos.

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