Guida alla progettazione e produzione di stampi per pressofusione

Spesso abbiamo bisogno di parti metalliche di varie forme. Le usiamo nelle nostre auto, case, macchine e altre infrastrutture. Ti sei mai chiesto come sia possibile realizzare una forma così dettagliata? Stampo per pressofusione la tecnologia ha rivoluzionato le nostre vite. Con questo metodo, puoi creare forme e modelli complessi. Le parti di stampo pressofuso sono ampiamente diffuse in una vasta gamma di applicazioni.

In questo articolo, impareremo alcuni fondamenti sugli stampi per pressofusione. Inoltre, sarà un'eccellente guida per coloro che cercano i migliori servizi di pressofusione. Imparerai come le fonderie realizzano gli stampi per pressofusione. Quindi, siediti e leggi attentamente questo articolo.

Panoramica della pressofusione

La pressofusione è un famoso tipo di processo di fusione dei metalli. Come suggerisce il nome, questo metodo in genere utilizza stampi specifici per il lavoro. La forma della parte metallica finale dipende dalla forma degli stampi. Sebbene esistano diversi tipi di pressofusione, la tecnologia di base è la stessa per tutti. Il materiale utilizzato per realizzare questi stampi è acciaio per utensili temprato.

La pressofusione ha una lunga storia. Le persone hanno inventato questa tecnologia nel 1838. Nei primi tempi, questa applicazione era solo per scopi di stampa. In seguito, con lo sviluppo della tecnologia, le persone hanno solitamente imparato a usare questo metodo per creare varie parti metalliche complesse. La pressofusione offre diversi vantaggi.

• Lo stampo per pressofusione offre in genere un'elevata efficienza produttiva. Questa parte è relativamente più veloce rispetto ad altri processi di fusione in stampo permanente. Di conseguenza, puoi creare centinaia di parti metalliche in meno tempo.
• Le parti dello stampo per pressofusione solitamente hanno una finitura superficiale liscia. Per le parti metalliche HPDC, questo è più ovvio. Di conseguenza, potresti non aver bisogno di servizi di lavorazione meccanica aggiuntivi.
• Il metodo di pressofusione è versatile. In genere funziona con molti metalli, tra cui alluminio, zinco e magnesio.
• Poiché questo metodo è veloce, generalmente riduce i costi di produzione. Sebbene la creazione degli stampi possa essere costosa, questo metodo è più economico a lungo termine.
• Le parti di stampo per pressofusione sono ampiamente diffuse in molti settori. Questo metodo realizza il motore, il cambio e le parti strutturali della tua auto. Potresti trovare applicazioni simili anche in altri settori.

Diversi tipi di pressofusione

La pressofusione ha in genere sei tipi principali, ognuno con i suoi vantaggi. Ogni tipo è opportunamente adatto ad applicazioni specifiche. Diamo un'occhiata alla loro particolare tecnologia e all'uso del prodotto.

Tipo #1 HPDC (Pressofusione ad alta pressione)

Come suggerisce il nome, questo metodo di pressofusione richiede un'elevata pressione per il lavoro. Questo pressofusione ad alta pressione tecnicamente spinge il metallo fuso in ogni angolo dello stampo. Di conseguenza, puoi ottenere parti metalliche molto precise.

Nell'industria automobilistica, i blocchi motore e le fusioni del cambio sono realizzati con parti in alluminio HPDC di alta qualità. Varie attrezzature e pompe di infusione sono degne di nota nell'industria medica. Inoltre, anche molti componenti aeronautici necessitano di parti metalliche di fusione HPDC.

Tipo #2 LPDC (colata a bassa pressione)

Questo metodo di pressofusione è esattamente l'opposto dell'HPDC. Comporta bassa pressione, in genere compresa tra 2 e 15 psi. Il processo è quasi simile, ma è generalmente più lento dell'HPDC. Poiché è lento, puoi facilmente controllare il movimento del metallo fuso.

Le parti metalliche LPDC sono ampiamente diffuse nelle ruote delle automobili, nelle testate dei cilindri e nei sistemi di sospensione.

Tipo #3 Fusione a gravità

Questo metodo di pressofusione utilizza la forza gravitazionale per riempire lo stampo con metallo fuso. Il processo in genere versa il metallo fuso nello stampo dall'alto e il liquido scorre verso il basso. È semplice ed economico perché non necessita di forze aggiuntive.

IL fusione a gravità Questo metodo è diffuso nella fabbricazione di raccordi per tubi e vari utensili da cucina.

Tipo #4 Pressofusione sotto vuoto

Come suggerisce il nome, questo metodo di fusione comporta la creazione di un ambiente sotto vuoto. Lo fa prima di inserire il metallo fuso. Di conseguenza, non si ottengono difetti di fusione causati dal gas intrappolato all'interno.

La pressofusione sotto vuoto è adatta per realizzare componenti delicati. Fusioni elettroniche, parti di aeromobili e alcune parti di automobili sono esempi degni di nota.

Tipo #5 Pressofusione a compressione

La pressofusione a compressione combina fusione e forgiatura. Dopo aver iniettato il metallo fuso all'interno dello stampo, il processo applica un'elevata pressione durante la solidificazione. La pressione di compressione riduce principalmente i difetti di porosità.

La pressofusione a compressione è molto popolare per l'elevata resistenza e densità delle parti metalliche. Alcuni esempi comuni sono le parti delle sospensioni, le staffe e alcuni componenti edilizi.

Tipo #6 pressofusione semisolida

Questo processo combina anche fusione e forgiatura. L'unica differenza è che questo processo utilizza metalli semisolidi. Sembra una consistenza di poltiglia. SMDC è molto popolare per la produzione di molte parti di automobili, alloggiamenti elettronici e dispositivi medici. vai a pressofusione di alluminio solido simile pagina per saperne di più.

Cos'è uno stampo per pressofusione?

L'utensile utilizzato nel metodo di pressofusione è generalmente chiamato stampo per pressofusione. Le persone lo chiamano anche utensile per pressofusione. Il processo di fabbricazione di questo utensile è noto come utensile per pressofusione.

La definizione afferma che uno stampo per pressofusione è uno strumento unico utilizzato nel processo di pressofusione. Il suo scopo principale è quello di modellare il metallo fuso nelle forme desiderate. Nella maggior parte dei casi, sono generalmente dotati di due metà: la metà fissa e quella mobile.

Quando entrambe le metà sono chiuse, formano una cavità interna che imita la forma della parte desiderata. Un'alta qualità stampo pressofuso è essenziale per garantire la massima accuratezza delle parti metalliche finite. Tuttavia, ci sono diversi componenti:

Cavità dello stampo

Lo spazio vuoto all'interno di uno stampo è generalmente la cavità dello stampo. In realtà fornisce la forma e le dimensioni della parte metallica finale. Il metallo fuso viene iniettato in questa cavità e si solidifica per ottenere la forma desiderata. Nota che devi garantire un'elevata precisione quando realizzi questa cavità.

Stampo per pressofusione del perno centrale

Il nucleo è un altro componente essenziale di uno stampo per pressofusione. Crea caratteristiche nella fusione, come fori o incavi. Crea principalmente geometrie complesse all'interno della parte metallica. Tuttavia, a seconda dei requisiti, è possibile realizzarlo utilizzando sabbia o metallo. Si noti che questo nucleo deve resistere ad alta pressione e temperatura durante il funzionamento.

Perni di espulsione

Come suggerisce il nome, questi perni fondamentalmente espellono la metà mobile dello stampo pressofuso da quella fissa. Durante il processo di progettazione, gli ingegneri li posizionano con cura dove possono applicare una pressione uniforme. La progettazione corretta assicura sempre che la parte non venga danneggiata.

Sistema di corridore

Il canale di colata generalmente convoglia il metallo fuso nella cavità dello stampo. È costituito da diverse piste che vanno a diverse parti dello stampo. Una progettazione corretta del sistema di colata è fondamentale per distribuire uniformemente il metallo fuso. Nel complesso, un sistema di colata adeguato riduce significativamente i difetti.

Sistema di troppo pieno

Il sistema di troppo pieno raccoglie il metallo fuso in eccesso durante il processo di iniezione. Di conseguenza, il sistema può prevenire difetti causati dall'aria intrappolata. Si noti che questo sistema potrebbe non essere presente per alcuni stampi per pressofusione.

Altri

Elementi come bulloni e perni tengono insieme il sistema di stampo pressofuso. Queste parti devono essere resistenti e lavorate con cura. Il metodo di pressofusione richiede alta pressione, pressione del gas e calore. La scelta dei materiali giusti è fondamentale per mantenere queste parti in buone condizioni.

Materiale dello stampo per pressofusione: acciaio per utensili temprato

L'acciaio temprato per utensili è un tipo di acciaio generico. Ha vari gradi adatti a un uso specifico. È possibile ottenere l'elevata durezza e resistenza dell'acciaio tramite il metodo del trattamento termico. Tuttavia, perché questi acciai per utensili sono così popolari?

In primo luogo, offrono un'elevata resistenza all'usura. In secondo luogo, la loro tenacità li rende solitamente ideali per molti lavori di lavorazione. In terzo luogo, offrono anche dimensioni stabili. Infine, e cosa più importante, possono sopportare calore estremo. Come sapete, questa proprietà è fondamentale per i lavori di pressofusione.

L'acciaio temprato per utensili ha cinque gruppi diversi. Ogni gruppo è ideale per applicazioni uniche.

Materiale per stampi per pressofusione a freddo

I quattro gradi seguenti sono ampiamente utilizzati nella produzione di stampi per pressofusione.

Grado	Carbonio	Manganese	Silicio	Cromo	Nichel	Molibdeno	Vanadio
O6	1.45%	1.00%	1.00%	–	–	0.8-1.4%	–
La A3	1.25%	0.50%	–	5.00%	0.30%	0.9-1.4%	0.8-1.4%
La A6	0.70%	1.8-2.5%	–	0.9-1.2%	0.30%	0.9-1.4%	–
La D2	1.50%	0.45%	0.30%	11.0-13.0%	–	0.90%	1.00%

Materiali per stampi per pressofusione a caldo

Come suggerisce il nome, questi materiali sono sottoposti ad alte temperature durante la fusione. Sono ideali per stampi per pressofusione HPDC. Esistono vari gradi: i gradi da H1 a H13 sono solitamente leghe a base di cromo. D'altro canto, le leghe di tungsteno vanno da H20 a H39 e le leghe a base di molibdeno vanno da H40 a H59.

Altri tipi

Esistono anche altri tipi di acciai per stampi per pressofusione. SKD61, 8407, DIN 1.2343, 2083 e 8418 sono degni di nota. Questi acciai offrono proprietà specifiche. Come sapete, i metodi di pressofusione hanno tipi diversi. Pertanto, anche i materiali variano in base a questi tipi.

Tre tipi comuni di stampo per pressofusione

In genere possiamo dividere gli stampi in tre tipologie in base al numero di cavità. Questa diversità deriva principalmente da esigenze specifiche. Diversi design delle cavità consentono ai produttori di stampi pressofusi di produrre rapidamente parti.

Tipo #1 Stampi a cavità singola

Come suggerisce il nome, questi stampi pressofusi hanno una singola cavità. Utilizzando questi stampi, è possibile produrre una parte metallica per ciclo. Le persone utilizzano ampiamente questi stampi per ordini semplici e di basso volume.

L'utilizzo di queste matrici semplifica la progettazione, che è il loro principale vantaggio. Tuttavia, la velocità di output è più lenta rispetto alle matrici multi-cavità.

Tipo #2 Stampi multi-cavità

Le matrici multi-cavità hanno più cavità. Utilizzando queste matrici, puoi produrre più parti metalliche per ciclo. Ciò significa che puoi produrre più prodotti rispetto alle matrici mono-cavità. Pertanto, le matrici multi-cavità sono ideali per ordini ad alto volume.

La cosa migliore di queste matrici è che offrono costi di produzione più bassi. Tuttavia, di solito hanno design complessi.

Stampi della famiglia tipo #3

Negli stampi multi-cavità troverai lo stesso design della cavità ma più volte. In genere puoi creare più parti metalliche per ciclo. Tuttavia, negli stampi famiglia, questi design sono diversi. Quindi, in un certo senso, tutti gli stampi famiglia sono stampi multi-cavità, ma tutti gli stampi multi-cavità non sono stampi famiglia.

Stampo pressofuso in alluminio: tendenze di mercato

Il mercato degli stampi pressofusi in alluminio crescerà in modo significativo nel 2024. Secondo Persistence Market Research, questo mercato è stato valutato a $301,3 milioni nel 2023. In futuro, si prevede che questo settore crescerà costantemente a 4,8% ogni anno. Gli esperti prevedono che questo mercato raggiungerà fino a $481,6 milioni nel 2033.

Come vengono realizzati gli stampi per pressofusione?

Nella sezione precedente, abbiamo discusso brevemente vari metodi di pressofusione e stampi o tipi di utensili. In questa sezione, ci concentreremo in genere su come vengono realizzati. Avrai familiarità con il processo passo dopo passo in ogni fabbrica di pressofusione. Quindi, conoscerai ogni fase della realizzazione degli stampi ogni volta che hai intenzione di realizzare parti metalliche uniche. Questo è in realtà importante per la produzione di parti metalliche personalizzate.

Fase #1 Progettazione dello stampo

Questo passaggio è forse uno degli aspetti più importanti del processo. Qui, deciderai come desideri che appaia la tua parte metallica e quali passaggi saranno coinvolti nella sua produzione. A seconda del design della parte, anche il tipo di metodo di pressofusione deve essere selezionato correttamente.

In questo caso sono essenziali due parametri: un'analisi dimensionale e una prospettiva geometrica. La vista dimensionale ti informa di quante cavità ha la tua parte metallica. Quale tipo di stampo a cavità singola, multi-cavità o famiglia è richiesto? Questo design semplifica anche la determinazione della pressione e del volume della fusione.

Una vista geometrica che ti informa del livello di complicazione della parte metallica e del tuo piano su come aprirla ed espellerla. Tuttavia, è molto importante notare il tipo di linea di separazione utilizzata qui. Devi assicurarti che questa linea di separazione coincida con la direzione di apertura dello stampo.

Allo stesso modo, un'azienda di pressofusione considera anche altri aspetti importanti durante questa fase. Ne discuteremo brevemente nella prossima sezione.

Fase #2 Scelta del materiale

Il metodo di pressofusione di solito comporta pressione e temperatura variabili. Pertanto, è necessario selezionare un materiale altamente compatibile con queste situazioni. In generale, gli ingegneri utilizzano vari tipi di acciai per utensili. Nella sezione precedente, abbiamo discusso in dettaglio questi acciai per utensili.

Fase #3 Lavorazione dello stampo

Una volta che il tuo design e i materiali sono pronti, devi pianificare come dare forma allo stampo pressofuso. In questo caso, vari metodi di lavorazione svolgono un ruolo cruciale. Gli ingegneri preferiscono le macchine CNC per realizzare stampi pressofusi.

Come sapete, la lavorazione CNC offre una precisione eccezionale. Tecnicamente, è possibile raggiungere tolleranze fino a 0,01 mm. Sono disponibili opzioni come fresatura CNC, foratura, tornitura, alesatura e altro ancora.

Fase #4 Trattamento termico

Vari trattamenti termici sono molto importanti nella fabbricazione di stampi per pressofusione. Questo passaggio migliora significativamente la resistenza e la durata delle parti lavorate. Inoltre, il processo rende lo stampo più resistente all'usura.

I metodi comuni di trattamento termico sono tempra, rinvenimento, ricottura e distensione. Questi metodi in genere assicurano che lo stampo pressofuso funzioni bene durante la pressofusione.

Fase #5 Finitura

Dopo il trattamento termico, il nuovo stampo pressofuso necessita di alcuni ritocchi finali. Questi passaggi sono fondamentali per garantire superfici lisce e dimensioni precise.

Le tecniche di finitura possono includere lucidatura, molatura e sabbiatura. Lo scopo principale di tutte queste tecniche è di conferire alle parti dello stampo di pressofusione texture più lisce e migliori. Di conseguenza, possono raggiungere tolleranze elevate.

Fase #6 Assemblaggio se necessario

Ci sono momenti in cui potresti aver bisogno di realizzare separatamente parti di stampi pressofusi. Quando ci sono molte parti, l'assemblaggio deve sempre essere eseguito con attenzione. La fabbrica di stampi pressofusi verifica sempre che l'assemblaggio sia allineato correttamente.

Fase 1Test TP7T7

Una volta completati tutti i passaggi sopra, i produttori di stampi pressofusi testano questi stampi in laboratorio. Eseguono test per garantire che lo stampo sia in buone condizioni e funzioni correttamente. Questi test ti dicono che gli stampi sono di alta qualità.

Fasi chiave nella progettazione dello stampo per pressofusione

Come accennato nell'ultima parte, quando si progetta uno stampo per pressofusione si prendono in considerazione diversi fattori chiave. Questa sezione discuterà principalmente di questi e scoprirà perché sono cruciali nella produzione di stampi per pressofusione.

Progettazione effettiva delle parti

Prima di realizzare lo stampo per pressofusione, gli ingegneri creano la parte stessa. Per questo lavoro, utilizzano vari programmi di disegno 2D e 3D. Nella maggior parte delle fabbriche di stampi per pressofusione, i grafici in genere utilizzano SolidWorks o AutoCAD.

Durante i test visivi, hai bisogno di modelli 2D. Gli ingegneri usano questo disegno per controllare le dimensioni dopo ogni fase di produzione. Una parte ben progettata fornisce risultati di alta qualità. Quindi, ogni volta che lavori con un produttore, assicurati che abbia questi piani prima di iniziare a realizzare il prodotto.

Tipo di stampaggio a iniezione tramite pressofusione

Questo è un fattore molto importante quando si fa un stampo per pressofusioneDi solito, cambia la qualità, la resistenza e la finitura del pezzo finito.

In base a questa iniezione, si distinguono sei diversi tipi: HPDC, LPDC, Vacuum e altri.

Quando si progetta il tipo di iniezione, è necessario considerare diversi fattori. Innanzitutto, con quale tipo di metallo si sta lavorando? In secondo luogo, sono state considerate le linee di separazione, le viste geometriche e i dettagli di progettazione? In terzo luogo, qual è la velocità di produzione prevista?

Quando si usa il tipo di iniezione giusto, lo stampo si riempirà sempre correttamente e i difetti di fusione saranno meno comuni. Inoltre, il giusto pick riduce notevolmente il tempo di ciclo. In generale, si può ottenere un output molto buono.

Progettazione di cancelli e corridori

La porta e il canale di colata convogliano il metallo fuso nello stampo di pressofusione e solitamente controllano il flusso del liquido. Una progettazione adeguata assicura un riempimento fluido ed efficiente e riduce vari tipi di difetti di fusione.

Considerare le dimensioni, la posizione e la forma quando si progetta un cancello e un runner. Il cancello deve essere posizionato nel posto giusto per ridurre al minimo la turbolenza.

Progettazione della base dello stampo per pressofusione

La base dello stampo in genere supporta e allinea tutte le parti dello stampo. Quando si progetta, assicurarsi di aver creato un design robusto. Fornisce la stabilità complessiva del sistema.

Dovresti considerare il materiale e la temperatura qui. La base dello stampo deve resistere ad alta pressione e temperatura. Dovresti anche controllare il corretto allineamento e adattamento.

Sistema di raffreddamento

Il sistema di raffreddamento aiuta lo stampo a solidificare il metallo fuso. Un sistema di raffreddamento adeguato in genere migliora la velocità di produzione e la qualità delle parti. Tuttavia, un raffreddamento inappropriato può causare vari difetti di fusione. Pertanto, assicurarsi di avere un sistema di raffreddamento adeguato quando si progetta uno stampo.

Esistono diversi tipi di sistemi di raffreddamento. Spesso si usano linee idriche e inserti di raffreddamento. I tappi di raffreddamento sono ottimi per i luoghi che devono raffreddarsi rapidamente. Quando si progetta un sistema di raffreddamento dello stampo, cercare di bilanciare il calore attraverso lo stampo.

Sistema di ventilazione ed espulsione

Il sistema di ventilazione ed espulsione rimuove principalmente l'aria intrappolata dallo stampo. L'aria intrappolata potrebbe essere creata dallo stampo o essere presente prima dell'iniezione.

Quando si progetta uno stampo, posizionare le prese d'aria nei punti alti. In questo caso, è possibile utilizzare prese d'aria sottili per evitare sbavature. Inoltre, posizionare i perni di espulsione nel punto giusto per evitare danni.

Si noti che sistemi di sfiato ed espulsione efficaci solitamente migliorano la qualità delle parti. In generale, riducono i tempi di ciclo e l'efficienza della produzione.

Simulazione

Una volta considerati tutti i fattori sopra, la simulazione ti mostra esattamente cosa hai progettato. Le simulazioni possono aiutarti a trovare difetti e problemi nel flusso del metallo. I produttori di stampi pressofusi in genere utilizzano software come MAGMASOFT, ProCAST e Flow-3D.

Domande frequenti

Quali metalli vengono utilizzati nella pressofusione?

Nella pressofusione, i metalli comuni sono alluminio, zinco, magnesio, piombo, peltro e rame. Questi metalli sono popolari per il loro basso punto di fusione. Inoltre, offrono anche eccellenti proprietà di fusione, resistenza e durata. Tra tutti questi metalli, l'alluminio è il più popolare. È leggero e ha un eccellente rapporto resistenza/peso.

Il 4140 è un acciaio per utensili?

Sì, l'acciaio LSS 4140 è un tipo di acciaio per utensili. Questa lega offre durezza, resistenza e resistenza all'usura eccellenti. È un acciaio per utensili eccellente per la maggior parte dei lavori di lavorazione. Più specificamente, puoi trovare il suo utilizzo in vari componenti rotanti. Ad esempio, assi, alberi di trasmissione, ingranaggi e mandrini sono degni di nota.

Che tipo di acciaio viene utilizzato per la pressofusione?

Il tipo di acciaio varia principalmente in base al tipo di metodo di pressofusione. Per gli stampi per pressofusione HPDC, gli acciai per utensili della serie H sono ampiamente diffusi. D'altro canto, per i lavori LPDC o di lavorazione a freddo, sono famose le serie di utensili in acciaio O, A e D. Sono presenti anche alcuni gradi speciali, come SKD61, 8407 e 8418.

Riepilogo

La pressofusione è fondamentale per realizzare molte parti metalliche complesse. È possibile creare parti tramite pressofusione tramite vari metodi. HPDC e LPDC sono i due metodi più comuni che utilizzerai in un'azienda di stampi per pressofusione.

Lo stampo per pressofusione ha tre tipi: a cavità singola, multi-cavità e stampi per famiglie. Ogni tipo è adatto a requisiti di produzione specifici.

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