Introduzione al processo di pressofusione

La pressofusione è una tecnologia di produzione efficiente in cui il metallo fuso viene iniettato in uno stampo ad alta pressione e raffreddato rapidamente per formare la forma ‌. Il processo principale comprende sei fasi: progettazione dello stampo, fusione, pressofusione, raffreddamento, sformatura e post-elaborazione. Tra questi, la progettazione dello stampo e il controllo della pressione hanno un impatto significativo sulla qualità del prodotto finito ‌. I getti prodotti con questo processo presentano un'elevata finitura superficiale e sono adatti per strutture complesse e a pareti sottili, rendendoli particolarmente adatti alla produzione in serie.

1. Principi fondamentali e caratteristiche del processo di pressofusione

Principio fondamentale: sotto l'azione dell'alta pressione (di solito da decine a centinaia di megapascal), il metallo liquido o semiliquido riempie la cavità dello stampo a una velocità estremamente elevata (di solito 30-80 m/s) e si solidifica e si forma sotto alta pressione.

Caratteristiche principali:

（1） Alta efficienza ed elevata produttività: il ciclo di pressofusione è estremamente breve, da decine di secondi a diversi minuti, rendendolo altamente adatto alla produzione in lotti su larga scala.

（2） Elevata precisione dimensionale e finitura superficiale: i pezzi fusi presentano tolleranze dimensionali ridotte e una buona qualità superficiale (Ra 1,6-3,2 μm) e di solito possono essere utilizzati direttamente con una lavorazione meccanica minima o nulla.

（3） Elevata resistenza alla fusione: grazie alla rapida solidificazione ad alta pressione, la struttura della fusione è densa, i grani sono fini e ha una resistenza meccanica relativamente elevata (la resistenza alla trazione è circa dal 25% al ​​30% superiore a quella della fusione in sabbia).

（4） Capace di produrre parti complesse a pareti sottili: il riempimento ad alta pressione garantisce un'eccellente fluidità del metallo fuso, consentendo la produzione di getti con forme estremamente complesse e spessori di parete molto sottili (fino a 0,5 mm).

（5） Colata di inserti: è facile posizionare parti costituite da altri materiali (come isolanti, boccole, boccole filettate, ecc.) nello stampo e quindi pressofonderle insieme per formare assemblaggi.

Limitazioni:

（1） Costo elevato di attrezzature e stampi: le macchine per pressofusione e la produzione di stampi sono estremamente costose e sono adatte solo per la produzione di massa per distribuire i costi.

（2） Limitazioni sui materiali: viene utilizzato principalmente per leghe non ferrose come zinco, alluminio, magnesio e rame ed è usato raramente per la pressofusione di ghisa e acciaio.

（3） Presenza di pori: Durante il riempimento ad alta velocità, è difficile che l'aria nella cavità venga scaricata completamente, il che porta facilmente alla formazione di pori all'interno del getto. In genere non è possibile effettuare il trattamento termico (per evitare bolle superficiali causate dall'espansione dei gas) e la saldatura.

（4） Dimensioni limitate del pezzo: limitate dal tonnellaggio della forza di serraggio della macchina per pressofusione.

2. Principali tipologie di processi di pressofusione

La pressofusione si divide principalmente in due categorie in base alle differenze dei sistemi di iniezione:

（1） Pressofusione a camera calda

• Principio di funzionamento: il meccanismo di iniezione (collo di cigno, punzone, ecc.) è direttamente immerso nel forno del metallo fuso. Durante l'iniezione, la macchina utilizza la pressione idraulica per spingere il punzone, spingendo il metallo fuso attraverso il collo di cigno e l'ugello nello stampo.

• Vantaggi: elevata velocità del ciclo (circa 1.000 o più volte all'ora), efficienza estremamente elevata; Minore perdita di metallo; Il processo è semplice e facile da automatizzare.

• Svantaggio: il meccanismo di iniezione è soggetto a corrosione quando è costantemente immerso nel metallo fuso.

• Materiali applicabili: adatto principalmente per leghe a basso punto di fusione, come zinco, stagno, piombo, ecc. Talvolta viene utilizzato anche per la pressofusione di piccole leghe di magnesio.

• Esempi di applicazione: giocattoli, cerniere, ingranaggi, piccoli ornamenti, piccole parti di ferramenta.

（2） Pressofusione a camera fredda

• Principio di funzionamento: il forno è separato dal meccanismo di iniezione. Innanzitutto, una certa quantità di metallo fuso viene prelevata dal forno con un cucchiaio e versata nel manicotto di iniezione (camera fredda). Quindi, la macchina utilizza un punzone ad alta pressione per spingere il metallo fuso nello stampo.

• Vantaggi: Evita il contatto prolungato tra il sistema di iniezione e il metallo fuso ad alta temperatura.

• Svantaggio: Il tempo ciclo è più lento rispetto alla pressofusione a camera calda; Esiste la possibilità di perdita di calore e ossidazione durante il processo di trasferimento del metallo fuso.

• Materiali applicabili: adatti principalmente per leghe ad alto punto di fusione, come leghe di alluminio, leghe di rame e leghe di magnesio. La stragrande maggioranza dei pezzi pressofusi di leghe di alluminio viene prodotta con questo metodo.

• Esempi di applicazione: blocchi motore di automobili, scatole di trasmissione, cerchi in lega di alluminio, quadri elettrici, alloggiamenti di pompe dell'acqua.

3. Flusso del processo di pressofusione (prendendo come esempio la pressofusione in camera fredda)

（1） Preparazione e spruzzatura dello stampo: pulire lo stampo, chiuderlo e spruzzare l'agente distaccante (che ha funzioni sia lubrificanti che di raffreddamento) sulla superficie della cavità.

（2） Chiusura e colata dello stampo: lo stampo viene bloccato ad alta pressione e il metallo fuso misurato con precisione viene versato nel manicotto di iniezione utilizzando una macchina di colata automatica o manualmente.

（3） Iniezione: La macchina per pressofusione spinge il punzone in due fasi:

• Iniezione lenta: Il punzone avanza lentamente, spingendo il metallo fuso verso la porta dello stampo ed espellendo il gas all'interno del manicotto.

• Iniezione ad alta velocità: il punzone viene spinto ad una velocità estremamente elevata e il metallo fuso riempie l'intera cavità ad alta velocità e ad alta pressione.

（4） Mantenimento e raffreddamento della pressione: una volta completata l'iniezione, il punzone mantiene la pressione (mantenimento della pressione), consentendo al metallo di contrarsi e solidificarsi sotto pressione.

（5） Apertura ed espulsione dello stampo: dopo che la fusione si è solidificata, lo stampo viene aperto e il meccanismo del perno di espulsione spinge la fusione fuori dallo stampo.

（6） Post-trattamento: rimuovere la fusione, tagliare il sistema di colata e il sistema di troppopieno (torta, canale, bava, sacco delle scorie, ecc.) ed eseguire sbavatura, lucidatura e trattamento superficiale, se necessario.

4. Principali campi di applicazione della pressofusione

La pressofusione ha permeato quasi ogni aspetto dell’industria moderna.

La selezione dei campi di applicazione dei processi di pressofusione si basa principalmente sull’equilibrio dei seguenti fattori:

(1) Dimensioni del lotto di produzione: deve essere sufficientemente grande da distribuire l'elevato costo dello stampo.

(2) Complessità del pezzo: quanto più complessa è la forma e maggiore è il grado di integrazione, tanto più evidenti diventano i vantaggi della pressofusione.

(3) Requisiti relativi ai materiali: applicabili principalmente alle leghe non ferrose come alluminio, zinco, magnesio e rame.

(4) Requisiti prestazionali: per le parti con requisiti di elevata resistenza e alta densità (assenza di porosità), dovrebbero essere adottati processi di pressofusione più avanzati.

5. Conclusione

La pressofusione è un processo di produzione Near-Net-Shape altamente efficiente e preciso ed è una tecnologia fondamentale indispensabile nella moderna produzione su larga scala, in particolare nei settori automobilistico e 3C. Nel contesto della ricerca di un design leggero e integrato, il suo status sta diventando sempre più importante.‌