Difetti della pressofusione: una revisione completa

Introduzione

pressofusione prevede il riscaldamento di metalli e leghe nella forma fusa prima di forzarli nella cavità dello stampo ad alta pressione, dove si raffreddano e si solidificano nella forma desiderata. Il processo di produzione è altamente versatile per la produzione di parti e componenti metallici, in particolare metalli non ferrosi come alluminio e zinco. 

L'operazione è più complessa di quanto descritto e diversi fattori ne influenzano la buona riuscita. Tuttavia, è una tecnica di produzione comune in vari settori grazie alla sua efficienza ed efficacia in termini di costi. Tuttavia, se non vengono rispettate le precauzioni adeguate, potrebbero verificarsi difetti di pressofusione. 

Questo articolo esplora gli inconvenienti e i difetti della pressofusione, spiegandone le cause e le soluzioni. Siamo andati oltre, fornendovi consigli di esperti per evitare difetti di pressofusione. Leggi avanti! 

Classificazione dei difetti di pressofusione

In questa sezione classificheremo i difetti della pressofusione in quattro categorie, a seconda delle cause e del punto in cui colpiscono prevalentemente le parti fuse.

Difetti superficiali della pressofusione

Si riferiscono a difetti e imperfezioni della pressofusione facilmente visibili sulla superficie dei pezzi. Discuteremo ulteriormente ogni forma di difetto superficiale della pressofusione.

Segni di flusso

Come suggerisce il nome, i segni di flusso sono motivi o strisce irregolari presenti sulla superficie della pressofusione che sembrano segni di liquido che scorre (metallo fuso). Le linee, solitamente senza direzione specifica, presentano dolori distinti diversi da quelli della fusione, aumentandone la visibilità. Tuttavia, finiture come la verniciatura possono eliminare queste imperfezioni.

Cause

•  Bassa temperatura dello stampo
• Utilizzo di lubrificante in eccesso
• Piccola area della sezione trasversale
• Bassa pressione di riempimento o alta velocità di riempimento

Soluzione

• Modificare l'area della sezione trasversale o riposizionare l'ingresso
• Ottimizza la velocità e la pressione di riempimento
• Anche il preriscaldamento degli stampi può rivelarsi efficace.

Isolamento freddo

L'isolamento dal freddo si verifica quando le aree con finitura opaca risultano da un flusso di materiale incompleto. A volte viene chiamato chiusura a freddo, sebbene siano piuttosto diversi. La chiusura a freddo si riferisce a linee o motivi lineari stretti irregolari sulla superficie della fusione, derivanti da una fusione inadeguata del metallo fuso nella cavità dello stampo. 

Cause

• Temperatura di riscaldamento inadeguata del metallo fuso o dello stampo
• Cattiva progettazione del sistema di gate
• Fluidità inadeguata del metallo fuso

Soluzione

• Modificare i parametri di iniezione del metallo
• Aumentare la temperatura di riscaldamento dello stampo e del metallo fuso
• Modifica il design del cancello, oppure cambia la dimensione e la posizione e aumenta la velocità dello stantuffo
• Considerare il preriscaldamento della cavità dello stampo

Bolle o gorgogliamenti

Come suggerisce il nome, le bolle si presentano come sacche d'aria irregolari o vuoti sotto la superficie dei pezzi pressofusi. Solitamente è il risultato dell'espansione del gas durante il processo di pressofusione. 

Cause

• Temperatura di fusione e dello stampo eccessivamente elevata
• Velocità di pressofusione eccessivamente elevata
• Raffreddamento rapido 

Soluzioni

• Modifica la velocità di iniezione del metallo
• Controllare il raffreddamento dello stampo 
• Migliorare lo sfiato per evitare l'intrappolamento del gas

Crepe

Le crepe si verificano a causa della rottura del materiale, che può derivare da uno stress eccessivo all'interno del materiale. Si presenta come fratture o motivi irregolari sulla superficie dei getti pressofusi. La fessurazione tende a verificarsi durante il raffreddamento o la solidificazione. Oltre alle sollecitazioni interne, le crepe possono anche derivare dall'accumulo di pressione dovuto a fattori esterni, ad esempio durante il taglio o nello stampo, ad esempio durante l'espulsione.

Cause

• Raffreddamento irregolare o rapido 
• Bassa temperatura dello stampo
• Elevate quantità di impurità nella lega metallica 

Soluzione

• Pratica il raffreddamento controllato
• Ottimizzare la progettazione dello stampo per ridurre al minimo i possibili punti di concentrazione delle sollecitazioni

Altro

Oltre ai principali difetti superficiali della pressofusione, di seguito è riportata una panoramica degli altri che potrebbero interessare le parti pressofuse.

• Deposito di carbonio: Si riferisce alla comparsa di macchie o chiazze scure sulla superficie delle parti pressofuse. Questi difetti superficiali possono derivare dalla contaminazione della cavità dello stampo o del metallo fuso con particelle di carbonio. Pertanto, per evitare ciò, garantire una corretta manutenzione e pulizia della cavità. Inoltre, assicurate una lubrificazione ottimale utilizzando lubrificanti a basso contenuto di carbonio per garantire un'espulsione regolare dei pezzi pressofusi. 
• Sbavature: Si notano come sporgenze irregolari o materiali in eccesso provenienti dai bordi della pressofusione. Le cause di questi difetti includono il disallineamento o l'usura della cavità dello stampo. Anche i sistemi di gate ed espulsione inadeguati possono essere una causa. 
• Fori di sabbia: Si riferisce alla presenza di vuoti, pori e cavità sulla superficie della pressofusione. Per evitare questo problema, ottimizza i sistemi di ventilazione e utilizza leghe metalliche di alta qualità per la pressofusione.
• Tensioni: Si manifesta sotto forma di distorsioni o deformazioni della superficie dei pressofusi, spesso dovute ad un riscaldamento eccessivo o ad un raffreddamento non uniforme.
• Ossidazione e scolorimento: Si riferisce a cambiamenti netti nel colore di aree specifiche nelle parti pressofuse. La causa principale è l'esposizione all'ossigeno durante la fusione o temperature eccessivamente elevate dello stampo. Pertanto, l'ottimizzazione e il controllo della temperatura e dell'atmosfera della pressofusione durante la pressofusione è fondamentale per evitare questi difetti. 

Difetti interni della pressofusione

Si tratta di difetti di pressofusione che rimangono intrappolati nelle parti prodotte. Pertanto, a differenza dei difetti superficiali, non sono facilmente visibili ma compromettono comunque l’integrità della parte fusa. 

Riempimento insufficiente

Come suggerisce il nome, ciò suggerisce che vi è un riempimento incompleto della cavità dello stampo di pressofusione con il metallo fuso. Spesso il risultato sono parti non finite, che alterano l'integrità strutturale della parte pressofusa.

Cause

• Pressione di iniezione inadeguata
• Design del cancello scadente
• Fluidità insufficiente del metallo fuso

Soluzione

• Ottimizza i sistemi di colata per pressofusione
• Migliora la pressione di iniezione
• Condurre simulazioni prima della pressofusione vera e propria per garantire la fluidità e il flusso adeguati del metallo fuso attraverso la cavità dello stampo.

Porosità 

Come suggerisce il nome, si tratta dei pori di gas presenti nel pezzo fuso dopo il raffreddamento e la solidificazione. Appaiono come sacche d'aria o vuoti rotondi, ovali o irregolari sotto la superficie delle parti pressofuse, a volte scolorite. Può derivare da intrappolamenti d'aria o espansione di gas durante la pressofusione. 

Periodicamente, questi gas vengono rilasciati durante la fusione e non c'è problema quando il metallo è in forma liquida. Tuttavia, durante il raffreddamento e la solidificazione, rimane intrappolato, spesso a causa di problemi al sistema di ventilazione. 

Cause

• Temperatura di fusione più elevata, che provoca il rilascio di gas idrogeno dalle leghe metalliche fuse
• La turbolenza nasce dal rapido riempimento del metallo fuso nella cavità dello stampo, che permane anche dopo la solidificazione.
• Aumento della temperatura dello stampo di preriscaldamento 

Soluzione

• Sciogliere le leghe metalliche sotto vuoto sotto flusso per impedire la penetrazione del gas.
• Ottimizza i parametri di pressofusione, in particolare la velocità di riempimento. 
• Potresti anche scioglierti attorno a un gas poco solubile; questo impedisce ai gas di mescolarsi con la lega liquefatta. 

Ritiro

Il ritiro si forma anche durante il processo di raffreddamento e solidificazione della pressofusione. Questo difetto si verificherà probabilmente quando il produttore non aderisce alle necessarie precauzioni di pressofusione. Quando la lega metallica fusa si raffredda e si solidifica, si restringe anche. Pertanto, il restringimento è quasi destinato a verificarsi, ma diventa un problema quando crea buchi e pori nel getto, con conseguente distorsione delle forme.

Oltre a creare pori, il restringimento può anche provocare deformazioni o aumentare lo stress nel metallo, aumentando le possibilità di crepe e fratture nel pressofuso finale. 

Cause

• Apertura anticipata dello stampo pressofuso
• Progettazione inappropriata del sistema di raffreddamento della pressofusione
• Temperatura di pressofusione eccessivamente elevata, soprattutto durante la colata
• Spessore della parete uniforme

Soluzione

• Migliorare la struttura della pressofusione per eliminare l'accumulo di metallo e consentire uno spessore uniforme delle pareti. 
• Ottimizzare il sistema di porte.
• Rispettare la temperatura di fusione della lega specificata e ridurre la temperatura di colata.
• Ottimizzare il sistema di colata del metallo fuso. 

Incluso nel prezzo 

Le inclusioni si riferiscono alla presenza di particelle estranee all'interno delle parti pressofuse. Queste particelle spesso derivano dalla contaminazione del processo di pressofusione, consentendo la presenza di sabbia, ruggine e prodotti di disossidazione nei pezzi fusi o nelle scorie di metallo. Le pressofusioni con infusioni tendono a presentare problemi con le loro proprietà meccaniche e potrebbero non offrire la funzionalità prevista della parte.

Cause

• Contaminazione e impurità derivanti da una purificazione inadeguata dei metalli
• Fusione impropria della lega metallica
• Purezza della carica del forno inadeguata 
• Interazione del metallo con l'atmosfera o la superficie dello stampo. 

Soluzione

• Pulire lo stampo e la cavità della matrice per evitare contaminazioni
• Assicurarsi che la carica del forno sia pura
• Garantire un'adeguata purificazione del metallo fuso per rimuovere scorie, scorie e altre impurità.

Difetti dimensionali della pressofusione

Si tratta di difetti che alterano le dimensioni delle parti fuse. Potrebbe riguardare la forma, le dimensioni della parte o il mancato raggiungimento della precisione e dell'accuratezza previste. 

Deformazione

Ciò si riferisce a quando la forma delle parti pressofuse corrisponde al design previsto dei componenti pressofusi. Spesso è il risultato di problemi con i parametri di pressofusione da parte del produttore. 

Cause

• Design della pressofusione scadente
• Errata rimozione del cancello
• Cattiva tempistica di apertura dello stampo
• Sistema di espulsione della pressofusione scadente 

Soluzione

• Garantire la corretta progettazione della pressofusione
• Garantire un'espulsione uniforme e ottimizzare la rimozione del cancello

Deviazione dimensionale

Questo si riferisce semplicemente alle dimensioni, alle dimensioni o alle variazioni della geometria delle parti pressofuse. Anche se si tratta di una deviazione minima, quando la precisione dei pezzi è discutibile, diciamo che c'è una deviazione dimensionale. Problemi di deviazione dimensionale possono derivare da altri difetti come deformazione, spessore della parete irregolare o restringimento. 

Cause

• Raffreddamento e solidificazione non uniforme
• Design dello stampo impreciso
• Incoerenze nelle proprietà del materiale utilizzato nella pressofusione

Soluzioni 

• I produttori dovrebbero garantire un rigoroso controllo di qualità in ogni fase del processo di pressofusione.
• Ottimizzare il design dello stampo per garantire un raffreddamento ottimale.
• Garantire che la lega metallica selezionata per la pressofusione abbia proprietà meccaniche e chimiche costanti. 

Difetti di pressofusione del materiale

Difetti di pressofusione possono derivare anche dal materiale selezionato per la fabbricazione. Di seguito sono riportati i modi in cui i problemi si collegano direttamente al materiale. 

Punti difficili

I punti duri si riferiscono all'aumento della durezza su aree localizzate all'interno di una parte pressofusa. Pertanto, è presente una durezza non uniforme nel prodotto fabbricato, che può influire sull'integrità strutturale della parte. Questo difetto può derivare da problemi di raffreddamento non uniforme, composizione impropria della lega o scarso controllo della temperatura durante il raffreddamento o la solidificazione. 

Pertanto, i produttori devono controllare la temperatura della pressofusione per garantire un riscaldamento e un raffreddamento uniformi ed eliminare questi punti difficili. Inoltre, fornire adeguate misure di controllo della qualità, come la convalida delle leghe prima della pressofusione e la verifica di ogni fase di produzione durante la pressofusione.

Incompatibilità con la post-elaborazione

Dopo la pressofusione, non è insolito che produttori e OEM procedano con operazioni di post-lavorazione per migliorare le proprietà complessive dei metalli. Tuttavia, se la finitura superficiale non è compatibile con il materiale scelto, potrebbero verificarsi dei difetti.

I tipici difetti dei materiali legati all'incompatibilità con le operazioni di post-elaborazione includono scarsa adesione superficiale e reazioni chimiche indesiderate. Il modo più semplice per evitarlo è selezionare attentamente la finitura superficiale adatta per le parti pressofuse.

Suggerimenti per la produzione per prevenire gli inconvenienti della pressofusione

Finora abbiamo stabilito che gli inconvenienti e i difetti della pressofusione possono derivare da diversi fattori. Ti abbiamo anche fornito soluzioni a questi problemi. 

Tuttavia, di seguito sono riportati i consigli e i suggerimenti degli esperti per prevenire questi problemi. 

Utilizzare uno spessore di parete appropriato

Lo spessore della parete del progetto, inadeguato o eccessivo, può produrre pressofusioni difettose. L'ottimizzazione dello spessore della parete può rivelarsi efficace per prevenire difetti quali deformazione, porosità e ritiro. 

Conduci un'analisi corretta per determinare lo spessore ottimale delle pareti per i tuoi progetti di pressofusione. Nel fare ciò, dovresti prendere in considerazione la scelta del materiale – le sue proprietà – e la forma e la geometria della parte con cui stai lavorando. In generale, lo spessore minimo della parete per magnesio e pressofusione di alluminio parti è di circa 1.5-2.5 millimetri, e ancora meno per lo zinco, circa 1 millimetro. 

Ottimizza la progettazione del cancello

Leggendo le cause di alcuni difetti di pressofusione, noterai che alcuni problemi con il flusso del metallo ne sono la causa. Il design del cancello è il fattore principale relativo al flusso di metallo fuso. Pertanto, l'ottimizzazione del cancello si rivelerà efficace nell'eliminare tali difetti. 

Di seguito è riportato un semplice calcolo graduale per ottimizzare il cancello, modificando lo schema di flusso. 

• Utilizzando PQ2, calcolare la dimensione appropriata del cancello, il design del canale e la dimensione dello stantuffo. Ciò aiuta a ottimizzare la velocità di accesso della cavità dello stampo, il tempo di riempimento e l'accumulo di pressione. 
• Dividi il cast in diverse zone. 
• Inoltre, dividere i cancelli per consentire il riempimento di ciascuna zona contemporaneamente. 
• Evitare la miscelazione per garantire la prevenzione degli inconvenienti della pressofusione.  

Modifica tempo di riempimento

Il tempo di riempimento nella pressofusione inizia prima del riempimento della cavità dello stampo. Inizia quando il metallo fuso si avvicina al cancello. Assicurarsi di controllare il tempo di riempimento, poiché aiuta a prevenire difetti come intrappolamento d'aria e riempimento inadeguato. Modificare il tempo di riempimento in base alla complessità della parte, alle proprietà del materiale e al design della cavità dello stampo. 

Anche in questo caso, utilizzando i calcoli PQ2, è possibile prevedere il tempo di riempimento appropriato. Fornisce inoltre informazioni su come i cambiamenti nelle variabili quali l'area del cancello, la pressione idraulica, la dimensione dello stantuffo e l'impostazione della velocità influenzano le velocità del cancello e il tempo di riempimento. L'obiettivo è garantire un riempimento regolare e controllato per pressofusioni di alta qualità. 

Utilizzare la matrice e la temperatura di fusione corrette

Il riscaldamento inadeguato della temperatura dello stampo o del metallo liquefatto è un'altra causa comune di difetti nella pressofusione. La fusione a basse temperature farà sì che il metallo fuso si raffreddi più velocemente della media, influenzando il processo di fusione. Ciò potrebbe anche causare la formazione di metalli solidi prima del dovuto, irrigidendo il flusso e riducendo la miscelazione.

In definitiva, potrebbero verificarsi difetti come isolamento dal freddo, crepe o colpi di freddo. Pertanto, è necessario monitorare e controllare la temperatura dello stampo, nonché quella del metallo fuso, per garantire il mantenimento della fusione alla temperatura ottimale. 

Lavora con un efficace sistema di valutazione della pressofusione 

L'implementazione di un efficace sistema di valutazione della pressofusione aiuterà a valutare il processo di fusione. Ti aiuterà ad analizzare se stai riducendo le possibilità di difetti o peggiorando la situazione. Potrebbe anche suggerire aree da correggere o ottimizzare, riducendo i rischi di carenze nella pressofusione. Questo sistema di classificazione è più efficace contro gli effetti interni della pressofusione, come porosità, inclusioni e ritiro.

La pressofusione è la scelta giusta per la tua fabbricazione?

Se la pressofusione sia la scelta giusta per la produzione dipende dalle vostre esigenze di fabbricazione. La pressofusione è la scelta giusta per il tuo progetto se richiede parti altamente precise, dettagliate e coerenti. 

Se il tuo progetto richiede leghe metalliche, in particolare metalli non ferrosi come l'alluminio, la pressofusione è l'ideale per la tua fabbricazione. Il processo è adatto alla produzione di componenti per l'industria automobilistica ed elettronica, compresi i settori aerospaziale e medico, dove l'elevata precisione è una priorità. 

Basta attenersi a tutti i consigli di produzione necessari per evitare potenziali difetti; quindi, puoi essere certo che il processo creerà parti adatte alle tue esigenze. 

Collabora con Zintilon per prevenire gli inconvenienti della pressofusione nella tua fabbricazione

Non è sufficiente comprendere le complessità del processo di pressofusione; il rispetto dei parametri è fondamentale per una fabbricazione di alta qualità. Un produttore di pressofusione esperto e rispettabile per il tuo progetto di produzione ti aiuterà a evitare molti difetti. 

Zintilon offre servizi di pressofusione di alta qualità, privi degli inconvenienti e dei difetti dei processi produttivi. Le nostre strutture sono costituite da professionisti altamente qualificati che conoscono la scienza e l'arte della pressofusione, tra le altre tecnologie correlate. 

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Conclusione

Sebbene la pressofusione sia versatile ed efficiente, è necessario rispettare i principi fondamentali di questo processo di produzione per evitare di riscontrarne alcuni difetti. Garantire che tutti i parametri di pressofusione siano adeguatamente analizzati e integrare un adeguato controllo di qualità in ogni fase del processo è fondamentale per prevenire questi difetti. 

FAQS

Come ridurre gli inconvenienti della pressofusione?

L'ottimizzazione dei parametri di pressofusione è la chiave per ridurne gli svantaggi. Molti di questi difetti derivano, tra gli altri parametri, da temperatura inadeguata, tempo di riempimento, modello di flusso del metallo, raffreddamento rapido e progettazione difettosa del punto di iniezione. Valutare e perfezionare queste caratteristiche aiuterà ad aumentare l’efficienza della pressofusione e a ridurre il rischio di difetti di pressofusione.  

Quali sono i difetti della pressofusione?

I difetti della pressofusione includono porosità, ritiro, crepe, tracce di flusso, isolamenti dal freddo, ecc. Questi difetti sono raggruppati in base alle aree della pressofusione su cui interessano, come difetti superficiali e interni.

Come eliminare la porosità dai pressofusi?

Eliminare le porosità, spesso dovute a bolle di gas intrappolate, comporta il miglioramento dei sistemi di sfiato e l'ottimizzazione dei tempi di riempimento. Produttori e OEM dovrebbero garantire un'adeguata valutazione della cavità dello stampo, poiché un design appropriato dello stampo ha meno probabilità di causare porosità. Inoltre, dovrebbero tenere conto delle proprietà del materiale e garantire che il processo di pressofusione avvenga alla temperatura ottimale.