El campo de aplicación en expansión de la fundición a presión de aleación de aluminio

Hora de publicación: 05 / 11 2021 Autor: Editor del sitio Visita: 12524

Desde la década de 1990, la industria de fundición a presión de China ha logrado un desarrollo asombroso y se ha convertido en una nueva industria. En la actualidad, el proceso de fundición a presión de aleaciones de aluminio se ha convertido en uno de los procesos más utilizados en el proceso de formación de aleaciones de aluminio para automóviles, y representa el 49% de los diversos métodos de procesos de conformación para automóviles.

Hay alrededor de 3,000 empresas de fundición a presión en China. La producción de piezas de fundición a presión ha aumentado de 266,000 toneladas en 1995 a 870,000 toneladas en 2005, y la tasa de crecimiento anual se ha mantenido por encima del 20%. Entre ellos, las piezas de fundición a presión de aleación de aluminio representan 3/4 y más. Los tipos de productos de fundición a presión en China están diversificados, incluidos automóviles, motocicletas, telecomunicaciones, electrodomésticos, productos de hardware, herramientas eléctricas, informática, iluminación, escaleras mecánicas, luces de juguete, etc. Con la mejora del nivel técnico y las capacidades de desarrollo de productos, los tipos y campos de aplicación de los productos de fundición a presión continúan expandiéndose, y sus equipos de fundición a presión, moldes de fundición a presión y procesos de fundición a presión han experimentado cambios tremendos.

Aleación de aluminio fundido

Desde que la aleación de aluminio fundido a presión se puso en producción comercial en 1914, se ha desarrollado rápidamente con el desarrollo de la industria del automóvil y la invención de la máquina de fundición a presión de cámara fría. Las aleaciones de aluminio fundido a presión se pueden dividir en baja y media resistencia (como el Y102 de China) y de alta resistencia (como el Y112 de China) según su rendimiento. En la actualidad, las aleaciones de aluminio fundido a presión utilizadas en aplicaciones industriales incluyen principalmente las siguientes series: Al-Si, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg, Al-Zn etc.

La mejora de las propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio fundido a presión suele ir acompañada de la reducción del rendimiento del proceso de fundición. Debido a las características de la solidificación rápida a alta presión de la fundición a presión, esta contradicción es más prominente en algunos aspectos. Por lo tanto, es difícil que las piezas de fundición a presión en general se sometan a un tratamiento térmico de solución, lo que restringe Para mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio fundido a presión, aunque la fundición a presión llena de oxígeno y la fundición a presión al vacío son formas efectivas de mejorar la mecánica propiedades de las aleaciones, todavía es difícil utilizarlas ampliamente. Por lo tanto, ha continuado el desarrollo y la investigación de nuevas aleaciones de aluminio fundido a presión.

Tecnología avanzada de fundición a presión

El proceso de fundición a presión de la primera máquina de fundición a presión horizontal de cámara fría tiene solo una velocidad para empujar el metal fundido hacia el molde, y la velocidad de inyección es de solo 1 m ~ 2 m / s. Con este proceso, hay muchos poros dentro de la fundición y la estructura está suelta. Pronto se mejorará a inyección de dos etapas. El proceso de inyección simplemente se divide en dos etapas, lenta y rápida, pero la velocidad rápida es de solo 3 m / s. Aumentar la densidad de las piezas fundidas a presión, a velocidades lentas y rápidas.

Después de eso, se agregó una etapa de aumento de presión, que se convirtió en tres etapas de inyección lenta, inyección rápida y presurización. Esta es la clásica inyección de tres etapas. A mediados de la década de 1960, esta inyección de tres etapas se ha rechazado generalmente y la velocidad de la etapa de inyección rápida se ha incrementado a 5 m / s. Durante los siguientes 40 años, los principales fabricantes de máquinas de fundición a presión de todo el mundo llevaron a cabo investigaciones y experimentos sobre el proceso de inyección y desarrollaron algunos procesos nuevos, como el sistema de inyección parabólica en los años 70, el sistema de fundición a presión sin flash en los 80, y los años 90 El sistema de inyección sin flash, algunos de los cuales descomponen cada etapa a partir de la inyección de tres etapas, que es una extensión del desarrollo continuo de esta clásica inyección de tres etapas. Ahora la velocidad y la presión de inyección se han cambiado del control de ajuste del volante manual original al control por computadora. En los últimos años, para resolver los problemas de los poros y los orificios de contracción en las piezas de fundición a presión, las personas pueden producir piezas de fundición a presión de alta resistencia, alta densidad, soldables, tratables térmicamente y retorcidas con varios requisitos elevados. Además de continuar mejorando la fundición a presión al vacío, también ha desarrollado nuevas tecnologías como la fundición por compresión y la fundición a presión semisólida, que generalmente se denominan "método de fundición a presión de alta densidad".

Tecnología de fundición a presión al vacío

El método de fundición a presión al vacío consiste en evacuar o evacuar parcialmente el gas en la cavidad para reducir la presión del aire en la cavidad para facilitar el llenado y la eliminación del gas en la aleación fundida, de modo que la aleación fundida llene la cavidad debajo del acción de la presión, y solidificar bajo presión para obtener piezas de fundición densas. En comparación con el método de fundición a presión ordinario, el método de fundición a presión al vacío tiene las siguientes características:

La porosidad se reduce considerablemente;
Las piezas de fundición a presión al vacío tienen una alta dureza y una microestructura pequeña.
Las propiedades mecánicas de las piezas de fundición a presión al vacío son relativamente altas.

Recientemente, la fundición a presión al vacío se utiliza principalmente para eliminar el gas en la cavidad, y hay dos formas principales:

Bombear aire directamente del molde;
Coloque el molde en una caja de vacío para bombear aire.

Cuando se utiliza la fundición a presión al vacío, el diseño de la posición del conducto de escape y el área del conducto de escape del molde es muy importante. Hay un "área crítica" en el conducto de escape, que está relacionada con la cantidad de gas bombeado en la cavidad, el tiempo de bombeo y el tiempo de llenado. Cuando el área del conducto de escape es mayor que el área crítica, el efecto de fundición a presión al vacío es obvio; al contrario, no es obvio. La elección del sistema de vacío también es muy importante. Es necesario que se pueda mantener el vacío en la cavidad hasta que se complete el llenado antes de que se apague la bomba de vacío.

Tecnología de fundición a presión oxigenada

La mayor parte del gas en los poros de las piezas fundidas a presión es N2 y H2, y casi no hay O2. La razón principal es que el O2 reacciona con metales activos para formar óxidos sólidos, lo que proporciona una base teórica para la tecnología de fundición a presión llena de oxígeno. La fundición a presión llena de oxígeno consiste en llenar la cavidad con oxígeno antes de la fundición a presión para reemplazar el aire que contiene. Cuando el metal fundido ingresa a la cavidad, una parte del oxígeno se descarga por la ranura de escape, y el oxígeno restante reacciona con el metal fundido para generar partículas de óxido dispersas, que forman un vacío instantáneo en el molde, obteniendo así una superficie libre de porosidad. fundición a presión. En el proceso de fundición a presión llena de oxígeno, el vacío en la cavidad se produce mediante una reacción química. Para garantizar la seguridad en la producción, la cantidad de oxigenación debe controlarse estrictamente y la presión de la cavidad debe reducirse para que coincida con la presión de oxigenación. Combinando el proceso de oxigenación y fundición a presión al vacío para hacer que la cavidad esté en un estado de presión negativa, se pueden obtener mejores resultados. En el proceso de llenado de metal fundido, el metal fundido debe llenarse en un estado de pulverización dispersa. El tamaño del canal también tiene una gran influencia en el efecto de la fundición a presión llena de oxígeno. El tamaño de canal adecuado no solo puede satisfacer el metal fundido que llena el molde en forma de flujo turbulento, sino que también evita que la temperatura del metal fundido caiga demasiado rápido. La distribución altamente dispersa de óxidos no afectará negativamente a las piezas fundidas, pero puede aumentar la dureza de las piezas fundidas y refinar la estructura después del tratamiento térmico. La fundición a presión rellena de oxígeno se puede utilizar para aleaciones de Al, Mg y Zn que reaccionan con el oxígeno. En la actualidad, se pueden producir varias piezas fundidas de aleación de aluminio mediante fundición inyectada llena de oxígeno, como: carcasa de transmisión hidráulica, intercambiador de calor del calentador, cuerpo de válvula de transmisión hidráulica, soporte de computadora, etc.

Para piezas de fundición a presión que requieren tratamiento térmico o soldadura en grupo, alta estanqueidad al aire y uso a temperaturas más altas, la fundición a presión llena de oxígeno tiene ventajas técnicas y económicas.

Tecnología de fundición a presión semisólida

La fundición a presión semisólida es una técnica en la que el metal líquido se agita durante la solidificación y se obtiene una suspensión de aproximadamente 50% o más de composición en fase sólida a una cierta velocidad de enfriamiento, y luego la suspensión se utiliza para la fundición a presión. La tecnología de fundición a presión semisólida tiene actualmente dos procesos de conformado: proceso de conformado reológico y proceso de tixoformado. La primera consiste en enviar el metal líquido a un cilindro de máquina de moldeo por inyección especialmente diseñado, que se corta con un dispositivo de tornillo para enfriarlo en una suspensión semisólida y luego se moldea a presión. El último es enviar las partículas sólidas de metal o los desechos a la máquina de moldeo por inyección en espiral, y las partículas de metal se convierten en una suspensión bajo las condiciones de calentamiento y cizallamiento y luego fundición a presión. La clave del proceso de formación de fundición a presión semisólida es la investigación y el desarrollo de la preparación eficaz de la suspensión de aleación semisólida, el control preciso de la relación de composición sólido-líquido y el control automatizado del proceso de formación de semisólidos. . Para realizar la producción automatizada de conformado semisólido, los científicos estadounidenses creen que las siguientes tecnologías deben desarrollarse vigorosamente:

Transporte de barra con adaptabilidad y flexibilidad;
Lubricación y mantenimiento de fundición a presión de precisión;
Sistema de enfriamiento de fundición controlable;
Desgasificación y tratamiento de plasma.

Tecnología de fundición a presión por extrusión

La fundición a presión por extrusión también se denomina "moldeo de metal líquido". La fundición tiene buena compacidad, altas propiedades mecánicas y no tiene elevador de vertido. Algunas empresas de nuestro país lo han aplicado en la producción real. La tecnología de fundición por compresión tiene excelentes ventajas tecnológicas. Puede reemplazar la fundición a presión tradicional, la fundición por compresión, la fundición a baja presión, los procesos de fundición a presión al vacío y es compatible con los procesos de fundición reológica, como la fundición a presión diferencial, la fundición continua y la forja continua, y el procesamiento semisólido. Los expertos creen que la tecnología de fundición a presión por extrusión es una nueva tecnología de vanguardia, que abarca múltiples áreas de proceso, rica en connotaciones, fuerte innovación y extremadamente desafiante.

Bomba electromagnética de fundición a baja presión

La fundición a baja presión con bomba electromagnética es un proceso de fundición a baja presión de reciente aparición. En comparación con la tecnología de fundición a baja presión de tipo gas, el método de presión es completamente diferente. Utiliza fuerza electromagnética sin contacto para actuar directamente sobre el metal líquido, lo que reduce en gran medida los problemas de oxidación e inhalación causados por el aire comprimido impuro y la alta presión parcial de oxígeno en el aire comprimido, y realiza el transporte suave del líquido de aluminio. . Y el tipo de llenado puede prevenir la contaminación secundaria causada por turbulencias. Además, el sistema de bomba electromagnética adopta completamente el control digital por computadora, la ejecución del proceso es muy precisa y la repetibilidad es buena, por lo que las piezas fundidas de aleación de aluminio tienen ventajas obvias en términos de rendimiento, propiedades mecánicas, calidad de la superficie y utilización del metal. Con la investigación en profundidad y continua de esta tecnología, el proceso se ha vuelto cada vez más maduro.

Desarrollo de equipos de fundición a presión

A través del desarrollo en los últimos años, el nivel de diseño, los parámetros técnicos, los indicadores de rendimiento, la estructura mecánica y la calidad de fabricación de la máquina de fundición a presión de China se han mejorado en diversos grados, especialmente la máquina de fundición a presión de cámara fría, que se ha cambiado de la mecanismo de cierre totalmente hidráulico original al mecanismo de cierre tipo palanca, y también agrega carga automática, pulverización automática, recolección automática, filo automático, etc., los aparatos eléctricos también se han cambiado del control de potencia ordinario al control por computadora, y el nivel de control ha ha mejorado mucho, y algunos lo han alcanzado o se han acercado. A nivel internacional, está avanzando hacia la gran escala, la automatización y la modularización. Durante este período, han surgido una tras otra nuevas empresas nacionales de máquinas de fundición a presión. Hong Kong Lijin Company es un representante típico. La empresa ha desarrollado varios modelos de fundición a presión líderes en el mercado nacional. Por ejemplo, la máquina de fundición a presión horizontal de cámara fría tiene una velocidad máxima de inyección de aire de 6 m. / s (1997) y 8 m / s (principios de 2000), máquina de fundición a presión de cámara caliente de aleación de magnesio (principios de 2000), sistema de inyección de aceleración uniforme (2002), velocidad máxima de inyección de aire de 10 m / sy sistema de fundición a presión de varias etapas (2004 ) De junio), control en tiempo real del sistema de inyección (agosto de 2004) y una gran máquina de fundición a presión con una fuerza de sujeción de 30000 kN (julio de 2004), etc. En los últimos años, Shanghai Die Casting Machine Factory, Guannan Die Casting Machine La fábrica y otras empresas clave han desarrollado máquinas de fundición a presión de cámara fría horizontales con una velocidad máxima de inyección de aire de más de 8 m / sy máquinas de fundición a presión grandes con una fuerza de sujeción de más de 10000 kN; 2005 Guangdong Sunwill Yili Precision Press Technology Co., Ltd. puesta en producción producirá máquinas de fundición a presión a gran escala de 10000 kN ~ 30000 kN. Se puede ver que China está formando un poderoso mecanismo de fundición a presión con derechos de propiedad intelectual independientes Industria manufacturera.

El número total de máquinas de fundición a presión en China es de 12,000, de las cuales las máquinas de fundición a presión nacionales representan aproximadamente el 85% y las máquinas de fundición a presión importadas representan aproximadamente el 15%. En los últimos dos años, el volumen de ventas anual de máquinas de fundición a presión en China ha sido de más de 1,800, de las cuales las máquinas de fundición a presión de 10000 kN y superiores representaron el 2%, las máquinas de fundición a presión de 8000 kN ~ 9000 kN representaron el 5%, Las máquinas de fundición a presión de 5000 kN ~ 7000 kN representaron el 13%, y las máquinas de fundición a presión de 3500 kN ~ 4000 kN representaron el 20%, y las máquinas de fundición a presión de 3000 kN o menos representaron el 60%. Entre las máquinas de fundición a presión por debajo de 3000 kN, la máquina de fundición a presión de cámara caliente representa aproximadamente el 30%. Las máquinas de fundición a presión pequeñas y medianas todavía están dominadas por equipos de fabricación nacional. La brecha entre las máquinas de fundición a presión nacionales y los equipos de fundición a presión avanzados extranjeros se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:

El diseño general de la estructura está al revés;
Grave fuga de aceite;
Poca confiabilidad: este es el defecto más prominente de las máquinas de fundición a presión domésticas. Se entiende que el tiempo medio entre fallas de las máquinas de fundición a presión domésticas es menos de 3000 horas, que ni siquiera está a la altura de los países extranjeros en las décadas de 1950 y 1960. Y los países extranjeros generalmente superan las 20,000 horas;
Variedades y especificaciones insuficientes, capacidad de soporte deficiente: aunque la máquina de fundición a presión horizontal de cámara fría se ha convertido básicamente en una serie, todavía hay algunos engranajes rotos. Por ejemplo, no hay productos entre 16000 kN y 28000 kN. La máquina de fundición a presión de cámara caliente también carece de productos por encima de 4000 kN.

El desarrollo del molde de fundición a presión

Los primeros materiales del núcleo de moldes de fundición a presión utilizaban un 45% de acero, acero fundido y acero forjado, etc., debido a su baja resistencia al impacto a altas temperaturas, por lo que la vida útil era corta en ese momento. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, se han producido cambios importantes en los materiales de núcleo de fundición a presión. Hoy en día, el acero de forja en caliente 3Cr2N8VH13 de alta resistencia y alta temperatura se utiliza como material de núcleo. En los últimos años, se han utilizado materiales 8407 importados, lo que mejora enormemente la vida útil del molde. ,
Especialmente en los últimos años, la mayoría de las fábricas nacionales han adoptado el diseño por computadora y la tecnología de llenado de simulación, lo que mejora en gran medida la calidad de producción de los moldes de fundición a presión y acorta en gran medida el período de producción. La industria del molde de China se está desarrollando rápidamente. De 1996 a 2004, la tasa de crecimiento anual promedio de la producción de moldes fue del 14%. En 2003, el valor de producción de los moldes de fundición a presión fue de 3.8 millones de yuanes.

En la actualidad, la tasa de satisfacción de los moldes domésticos de China con el mercado es solo del 80%. Entre ellos, se utilizan principalmente moldes de gama media y baja. Los moldes de precisión grandes y complejos no pueden satisfacer el desarrollo de la economía nacional en términos de tecnología de producción, calidad y vida del molde y capacidad de producción. necesitar.

Dirección de Investigación y Desarrollo

El consumo de las industrias del automóvil y de las motocicletas y los accesorios para automóviles y la demanda de productos de apoyo proporcionan un amplio mercado para la producción de piezas de fundición a presión. La aplicación de aleación de aluminio fundido a presión en automóviles también seguirá expandiéndose. En la investigación y el desarrollo futuros de la tecnología de fundición a presión, la profundización de la fundición a presión de aleaciones de aluminio seguirá siendo una dirección principal del desarrollo de la tecnología de fundición a presión. Para adaptarse a la demanda del mercado, los siguientes problemas deben resolverse en el futuro:

Promover la aplicación de nuevas aleaciones de fundición a presión de alta resistencia y alta resistencia al desgaste, y estudiar las aleaciones de fundición a presión coloreables y las nuevas aleaciones de fundición a presión utilizadas en fundiciones con requisitos especiales de seguridad;
Desarrolle una aleación de aluminio fundido a presión con un rendimiento estable y una composición fácil de controlar;
Simplificar la composición de las aleaciones, reducir los grados de las aleaciones y proporcionar una base para lograr la producción ecológica;
Mejorar aún más el nuevo proceso de fundición a presión (fundición a presión al vacío, fundición a presión llena de oxígeno, fundición a presión semisólida, fundición por compresión, etc.);
Mejorar la capacidad de responder rápidamente al mercado e implementar ingeniería concurrente (CE) y fabricación rápida de prototipos (RPM);
Realizar la investigación y desarrollo del sistema CAD / CAM / CAE;
Desarrolle y aplique más piezas de automóvil de aleación de aluminio fundido a presión.

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