La pressofusione è un processo di fabbricazione comune che produce oggetti metallici con grande precisione e una finitura superficiale liscia. Comporta il versamento di metallo fuso in una camera di stampo sotto pressione, dove si solidifica fino a raggiungere la forma desiderata. Esistono due tipi di pressofusione: bassa pressione e alta pressione. Ogni approccio ha vantaggi distinti ed è appropriato per vari scopi.
In questa guida faremo un confronto pressofusione a bassa pressione e pressofusione ad alta pressione e discuterne vantaggi e svantaggi.
Pressofusione a bassa pressione
Il metallo fuso viene versato in un stampo pressofuso a bassa pressione in LPDC. Il fatto che la cavità dello stampo sia riempita continuamente durante la fase di solidificazione o restringimento contribuisce alla sua grande precisione, il che indica che compensa la caduta di volume. Ulteriori caratteristiche includono una migliore uniformità del metallo fuso dall'alto verso il basso e una diminuzione della porosità e dello sviluppo di ossido.
Caratteristiche
La pressofusione a bassa pressione (LPDC) è un processo specializzato caratterizzato dall'uso di bassa pressione, in genere compresa tra 0.7 e 1.5 bar, per forzare il metallo fuso nella cavità dello stampo. Questo metodo è progettato per produrre parti metalliche di alta qualità con eccellenti proprietà meccaniche e geometrie complesse. Ecco alcune caratteristiche chiave della pressofusione a bassa pressione:
- Applicazione a bassa pressione: il processo utilizza una pressione relativamente bassa per riempire lo stampo, il che riduce il rischio di turbolenza e minimizza la formazione di porosità da gas nel prodotto finale. Ciò si traduce in parti con integrità strutturale superiore e meno difetti.
- Velocità di riempimento lenta: la velocità di riempimento lenta e controllata del metallo fuso aiuta a mantenere un flusso costante e uniforme, essenziale per ottenere dettagli precisi e ridurre la probabilità di chiusure a freddo e di errori di colata.
- Riempimento assistito dalla gravità: nell'LPDC, lo stampo è solitamente posizionato sopra il serbatoio di metallo fuso, consentendo alla gravità di assistere nel processo di riempimento. Ciò aiuta a ottenere un riempimento migliore dello stampo e riduce lo spreco di metallo.
- Stampi riutilizzabili: il processo impiega stampi metallici riutilizzabili (matrici), che offrono una buona conduttività termica, portando a un raffreddamento e una solidificazione più rapidi del metallo. Ciò migliora i tempi di ciclo e l'efficienza produttiva complessiva.
- Turbolenza ridotta: la pressione controllata e la velocità di riempimento più lenta riducono significativamente la turbolenza durante il processo di fusione. Ciò riduce al minimo il rischio di aria intrappolata e inclusioni, portando a una finitura superficiale di qualità superiore.
- Applicazioni versatili: LPDC è adatto per produrre un'ampia gamma di componenti, tra cui parti automobilistiche (ad esempio ruote, blocchi motore), componenti aerospaziali e parti strutturali per vari settori. È particolarmente adatto per produrre parti grandi e complesse con tolleranze dimensionali strette.
Vantaggi
I vantaggi della pressofusione a bassa pressione sono:
- Formabilità eccellente
Il riempimento a bassa pressione migliora la fluidità del metallo liquido, con conseguente buona formabilità. Le fusioni prodotte con questo metodo hanno una superficie liscia e una forma distinta. Grazie alla sua eccellente formabilità, il metodo è generalmente perfetto per creare parti fuse con geometrie intricate.
- Getti di alta purezza
Nei getti è presente pochissima o nessuna scoria, il che li rende estremamente puri. La configurazione della macchina di fusione è la ragione del basso livello di scorie. Sulla superficie dei metalli fusi, si vedono solitamente delle scorie. Tuttavia, il metallo liquido spinto nella cavità non contiene scorie poiché i tubi montanti scendono nel forno di attesa. Quindi, il getto eccezionalmente puro. Le scorie hanno una probabilità minima di entrare nello stampo perché questa è una procedura a bassa pressione.
Grazie al processo di riempimento stabile, la tecnica impedisce anche che il metallo fuso si ossidi. Quando il metallo fuso è stabile, il suo rotolamento, impatto e schizzi vengono ridotti o eliminati. Di conseguenza, non si formano scorie di ossidazione, che potrebbero compromettere la qualità delle fusioni.
- Cristallizzazione
La fusione è in grado di cristallizzare e creare una struttura compatta perché si solidifica sotto pressione. Di conseguenza, le fusioni create utilizzando questo metodo sono robuste e adatte per articoli che devono avere valori di resistenza elevati.
- Precisione aumentata
Il metodo produce parti estremamente precise perché il processo di solidificazione viene condotto a bassa pressione. Di conseguenza, la cavità dello stampo viene riempita continuamente per compensare il volume che si restringe mentre il metallo fuso si solidifica. Grazie alla sua grande precisione, è il processo più preciso per creare oggetti assialmente simmetrici, come le ruote.
Svantaggi
Ecco alcuni degli svantaggi della pressofusione a bassa pressione:
- Non adatto per la produzione di parti con pareti sottili
Le fusioni realizzate con questo metodo possono avere pareti sottili come minimo 3 mm. Pertanto, la pressofusione ad alta pressione è un'opzione migliore per produrre parti con pareti sottili rispetto a questo metodo.
- Parte metallica erosa
Quando il metallo dell'attrezzatura entra in contatto con il metallo fuso, può verificarsi una fusione di alluminio eroso. Ciò può comportare spese di manutenzione elevate, in particolare nei grandi sistemi di produzione. Inoltre, il metallo liquido può assorbire i componenti della porzione di metallo dell'attrezzatura, il che potrebbe compromettere le prestazioni.
- Ciclo di fusione ridotto
Uno svantaggio è che, a causa della bassa pressione, il suo ciclo è più lento. Di conseguenza, si possono produrre poche parti, e sono costose.
Pressofusione ad alta pressione
La pressofusione ad alta pressione prevede il versamento del liquido metallico nella camera di pressione, il riempimento rapido della cavità dello stampo, consentendo al metallo di cristallizzare e solidificarsi ad alta pressione e quindi la creazione di pezzi solidi in alluminio fuso. La pressofusione ad alta pressione è il metodo migliore per produrre grandi quantità di parti in alluminio con un'eccellente precisione dimensionale e una finitura superficiale liscia, richiedendo al contempo una lavorazione minima. Questo è un buon modo per realizzare fusioni in alluminio ad alta resistenza. Inoltre, la pressofusione ad alta pressione offre la possibilità di produrre sezioni di parete più sottili rispetto alla fusione per gravità o alla pressofusione a bassa pressione.
Caratteristiche
La pressofusione ad alta pressione (HPDC) è un processo di produzione altamente efficiente e ampiamente utilizzato, noto per la sua capacità di fornire parti metalliche complesse e ad alta precisione a ritmi di produzione elevati. Ecco alcune caratteristiche chiave della pressofusione ad alta pressione:
- Alta pressione di iniezione: l'HPDC prevede l'iniezione di metallo fuso nella cavità dello stampo a pressioni molto elevate, in genere comprese tra 700 e 2500 bar. Questa pressione elevata assicura che il metallo fuso riempia lo stampo in modo rapido e completo, anche nel caso di geometrie complesse o con pareti sottili.
- Tempi di ciclo rapidi: grazie all'alta pressione e alle elevate velocità di iniezione, l'HPDC consente tempi di ciclo molto rapidi, rendendolo ideale per la produzione di grandi volumi. Questa efficienza può ridurre significativamente i costi di produzione e aumentare la produttività.
- Precisione e accuratezza: l'alta pressione utilizzata nell'HPDC assicura che il metallo si conformi esattamente alle dimensioni dello stampo, dando origine a parti con elevata precisione dimensionale e tolleranze strette. Ciò rende l'HPDC adatto alla produzione di componenti complessi con dettagli fini.
- Sezioni a parete sottile: la capacità di iniettare metallo ad alte pressioni consente la produzione di parti con pareti molto sottili, cosa non facilmente ottenibile con altri metodi di fusione. Ciò è particolarmente vantaggioso per applicazioni leggere in settori quali l'automotive e l'aerospaziale.
- Stampi metallici riutilizzabili: simili all'LPDC, l'HPDC utilizza stampi metallici riutilizzabili (matrici) realizzati in acciaio ad alta resistenza. Questi stampi possono resistere alle alte temperature e pressioni coinvolte nel processo, contribuendo all'economicità del metodo.
- Finitura superficiale: HPDC produce in genere parti con un'eccellente finitura superficiale e requisiti minimi di post-elaborazione. L'alta pressione assicura una superficie liscia e densa, riducendo la necessità di lavorazioni o finiture aggiuntive.
- Compatibilità con leghe: HPDC è compatibile con un'ampia gamma di leghe metalliche, tra cui alluminio, zinco, magnesio e rame. Questa versatilità consente ai produttori di selezionare il materiale migliore per le loro specifiche esigenze applicative, bilanciando fattori quali resistenza, peso e costo.
Vantaggi
Di seguito sono riportati i vantaggi del processo di pressofusione ad alta pressione:
- Finitura superficiale liscia
Le superfici lisce dei componenti HPDC li rendono perfetti per rivestimenti o altri ritocchi finali. Di conseguenza, sono necessarie meno procedure di lavorazione CNC secondarie, risparmiando sia denaro che tempo. Inoltre, migliora l'aspetto estetico del prodotto finale, il che è particolarmente vantaggioso per gli articoli di consumo.
- Componenti a parete sottile
L'alta pressione di questo processo consente la fusione di componenti con pareti sottili fino a 1 mm. Questa caratteristica aiuta a produrre parti leggere ma resistenti e durevoli, il che è utile per settori quali elettronica, automotive e aerospaziale.
- La produzione è conveniente e veloce
L'HPDC è una procedura produttiva. Poiché può creare rapidamente un gran numero di parti, è spesso la scelta più economica per cicli di produzione ad alto volume. Nel tempo, la velocità e la precisione dei cicli di fusione assicurano un costo inferiore per unità, il che garantisce anche una riduzione degli sprechi e una maggiore efficienza.
CONS
Di seguito sono riportati gli svantaggi dell'utilizzo dell'alta pressione pressofusione processo:
- Costi di avvio elevati
HPDC ha notevoli spese iniziali, specialmente per utensili e configurazione. Queste spese possono essere proibitive per la produzione su piccola scala o la prototipazione. Tuttavia, nelle produzioni ad alto volume, queste spese sono spesso compensate nel tempo da costi unitari ridotti.
- Problemi di porosità
Un problema tipico dell'HPDC è la porosità, ovvero la produzione di fori o fessure microscopiche nella parte fusa a causa del gas intrappolato. La porosità può danneggiare le caratteristiche meccaniche della fusione, ridurne la longevità e degradarne la bellezza. Mentre una progettazione e un controllo di processo adeguati possono ridurre questo problema, non può essere completamente sradicato.
- Trattamento termico limitato
La porosità nell'HPDC limita ulteriormente la capacità di trattare termicamente in modo approfondito i componenti dopo la fusione. Il trattamento termico, che viene spesso utilizzato per aumentare la resistenza e la durata delle parti metalliche, può essere meno efficace a causa della presenza di aree porose.
Bassa pressione vs alta pressione pressofusione
Ecco una tabella che mostra il contrasto tra la pressofusione a bassa pressione e quella ad alta pressione:
| Caratteristiche | Pressofusione a bassa pressione | Pressofusione ad alta pressione |
| Pressione applicata | Basso (da 0.7 a 1.5 bar) | Alto (da 700 a 2500 bar) |
| Tasso di riempimento | Lento e controllato | Connessione |
| Turbolenza | Bassa porosità del gas e inclusioni ridotte | Elevato, richiede una gestione attenta per evitare difetti |
| Tempo di ciclo | Moderato | Rapido |
| Precisione dimensionale | Alto, adatto per geometrie complesse | Molto alto, ideale per parti complesse e dettagliate |
| Spessore parete | Sezioni più spesse | In grado di produrre parti con pareti sottili |
| Finitura di superficie | Bene, potrebbe richiedere un po' di post-elaborazione | Eccellente, spesso è necessaria una post-elaborazione minima |
| Compatibilità dei materiali | Varie leghe (alluminio, magnesio, leghe a base di rame) | Ampia gamma di leghe (alluminio, zinco, magnesio, rame) |
| Volume di produzione | Adatto per volumi di produzione medio-alti | Altamente conveniente per la produzione su larga scala |
| Applicazioni comuni | Parti per autoveicoli (ruote, blocchi motore), componenti aerospaziali, parti strutturali | Componenti per autoveicoli, elettronica, beni di consumo e altro ancora |
Conclusione
Scegliendo tra pressofusione a bassa pressione (LPDC) e pressofusione ad alta pressione (HPDC) dipendono dalle tue specifiche esigenze di produzione e dagli obiettivi di produzione. La pressofusione a bassa pressione (LPDC) è ideale per parti che necessitano di eccellenti proprietà meccaniche e geometrie complesse. Tuttavia, la pressofusione ad alta pressione (HPDC) eccelle nella produzione ad alto volume con tempi di ciclo rapidi. Comprendere queste differenze ti aiuterà a scegliere il processo che si allinea meglio con i tuoi requisiti di produzione e le richieste dell'applicazione.
Ottimo, insieme
