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Dónde la fundición a presión ahorra costes

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A veces conjuntos enteros se pueden combinar y hacerlas menos costosas mediante el fundido a presión o la fundición inyectada.

Diseñadores de un nuevo asiento del automóvil estaban en un dilema sobre la forma más económica para construir una pieza geométricamente complicada, el engranaje horizontal de un asiento. Siendo difícil encontrar un proceso que cumpliendo con los requisitos de tolerancia precisas de la unidad de engranajes, encajára dentro del presupuesto. La transmisión de engranajes incorpora no sólo una rosca de tornillo Acme en un extremo de un muñón de apoyo, sino también un engranaje helicoidal de eje transversal en el otro.

Una opción potencial era la de mecanizar la pieza. Pero esto era costoso y lento. Esto habría supuesto hacer dos componentes en dos operaciones separadas y, además realizar el montaje del mismo. Además, había preocupaciones acerca de descentramiento inconsistentes y si los dientes de engranaje podrían ser colocados con suficiente precisión. Procesos de metales en polvo eran otra posibilidad para los engranajes. Pero las limitaciones de los útiles y las cuestiones de control de la tolerancia impidieron su uso. Los plásticos también fueron descartados debido a la tolerancia y la limitación de su resistencia.

En cambio la fundición a presión podía combinar los componentes individuales - la rosca del tornillo, el engranaje helicoidal, la revista interna del cojinete, y las dos caras de empuje - en una sola parte. Ademas la aleación de Zinc o Zamak también proporciona resistencia y estabilidad dimensional. Por otra parte, los costes de producción eran 40% inferiores a los de acero mecanizado, ya que no necesita de operaciones de acabado o desbarbado.

 

La opción para convertir varios componentes y operaciones en una sola operación con la fundición a presión es una de las razones principales por las que los diseñadores optan por este proceso.

¿Por qué la fundición a presión o fundición inyectada?

El potencial de reducción del precio de la pieza es la motivación habitual para piezas de alto volumen de producción. Las economías de escala comienzan en 50.000 unidades al año. Numerosos factores pueden afectar la economía de producción. Estos incluyen la complejidad de componentes, propiedades de la aleación, la tecnología de fundición a presión utilizada, la precisión de la herramienta de fundición a presión y la velocidad de ciclo. Una de las razones de que la fundición a presión puede ser ahorrativo es que una sola pieza de fundición a menudo reemplaza múltiples componentes. Y con frecuencia es posible incorporar características en el fundido que eliminan otras operaciones.

Como regla general, los diseños incorporando configuraciones complejas son muy adecuados para la fundición a presión. Los buenos candidatos incluyen engranajes, ejes, levas, trinquetes, palancas y piñones, y otros que realizan funciones mecánicas. Contenciones tales como campanas de gama, platos, motores y cajas de engranajes, separadores y asientos también son opciones frecuentes en la fundición a presión.

La elección de una aleación

El zinc, el magnesio y el aluminio son las aleaciones de fundición a presión más ampliamente utilizadas. Las propiedades mecánicas y físicas dictan la selección de materiales en base a las especificaciones de diseño. Lo más típico de estos son la función del componente, las cargas previstas, y el entorno operativo.

Aleaciones de zinc, como las que en el zamak, ZA, y las familias ACuZn, ofrecen una amplia gama de propiedades de fundición. El zinc es el más fuerte de la aleación fundida a presión a temperatura ambiente. La mayor parte de los componentes de aleación de zinc son de fundición de zamak 3, ya que ofrece la mejor combinación de propiedades mecánicas y la más económica. En cámara caliente las aleaciones de zinc fundido a presión pueden ser realizadas con tolerancias estrechas con máximo detalle. La estabilidad dimensional asegura la consistencia de parte a parte en las tandas largas de producción.

El magnesio (AZ91D) es el más ligero de todos los metales estructurales, pero tiene la proporción más alta resistencia-peso. Es dos tercios del peso del aluminio y aproximadamente un cuarto de la del acero y zinc. Ambas aleaciones el magnesio y el zinc son dimensionalmente estables. También exhiben tasas de contracción consistentes y predecibles que garantizan la coherencia de parte a parte. La alta fluidez de las aleaciones también hace posibles secciones de pared delgada (mínimo 0.020 pulg.) Para la realización de complejos e intrincados detalles. Y ambas aleaciones tienen propiedades inherentes de blindaje EMI / RFI.

Las aleaciones de aluminio son ligeras con buenas propiedades físicas, estabilidad dimensional, y alta conductividad eléctrica. Con una fuerza comparable a aleaciones de zinc, las aleaciones de aluminio se eligen con frecuencia cuando el peso es un bien escaso. Al 380 es la aleación de aluminio más común en uso, pero hay otros a medida para resistencia a la corrosión, ductilidad mejorada, o una resistencia superior a temperaturas elevadas.

Las diversas propiedades de las aleaciones de metal ayudan a simplificar la producción. Por ejemplo, en el complejo, los diseñadores de montajes de varias copias a menudo utilizan aleaciones de fuerza variable dependiendo de lo fuerte que un componente en particular debe ser para funcionar correctamente.

La elección de un proceso de fundición

En general, la fundición a presión en cámara caliente es el proceso de elección de los pequeños componentes de zinc y magnesio de aleación. Si bien los costos iníciales son altos por la necesidad de un molde para el proceso de cámara caliente, un gran volumen de producción y la consistencia de parte a parte ayuda a reducir el precio de la pieza.

Cómo empezar

Es una buena idea tener un proveedor de fundición a presión a bordo como parte del equipo inicial de planificación de proyectos. La mayoría de los proveedores tienen especialistas técnicos cuyo único trabajo es revisar diseños de componentes para la fundición a presión. Tener un proveedor a bordo a tiempo puede traducirse en importantes ahorros de costes, tanto en el diseño y la producción mediante la maximización de herramientas y técnicas de fundición a presión.

fuente:  | Machine Design

Modificado por última vez en Jueves, 09 Julio 2015 13:11

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