Ventajas y desventajas del Squeeze Casting

Squeeze Casting es un proceso avanzado en el que se inyecta metal fundido en un molde y luego se somete inmediatamente a alta presión continua para solidificarse y tomar forma. Combina las ventajas de la fundición (capaz de formar formas complejas) y la forja (estructura densa). El siguiente es un análisis detallado de sus ventajas y desventajas:

Las principales ventajas de Squeeze Casting:

La esencia de la fundición por compresión es: se inyecta una cierta cantidad de aluminio fundido en la cavidad del molde y luego se aplica una enorme presión directamente al metal líquido o semisólido, lo que hace que se enfríe y se solidifique bajo alta presión para tomar forma. Sus ventajas se reflejan principalmente en el aspecto 'calidad':

1. Propiedades mecánicas incomparables: ventaja fundamental

Esta es la ventaja más destacada del squeeze casting. Debido a que los metales se solidifican bajo una presión extremadamente alta (normalmente 50-100 mpa, o incluso más), su estructura interna sufre cambios fundamentales:

• Eliminación de defectos: la alimentación forzada a alta presión ha eliminado por completo los defectos de fundición tradicionales, como las cavidades de contracción y la porosidad.

• Refinamiento del grano: Solidificados a alta presión, los granos se refinan significativamente y la estructura es extremadamente densa.

• Excelente rendimiento: La resistencia a la tracción, el límite elástico, el alargamiento (dureza) y la resistencia a la fatiga de sus productos son todos muy altos, acercándose o incluso alcanzando el nivel de las mismas piezas forjadas de aleación de aluminio, muy superiores a las tradicionales fundiciones a presión y por gravedad.

2. Puede reforzarse mediante tratamiento térmico y también soldarse.

Debido a la presencia de una gran cantidad de burbujas de alta presión dentro de las piezas fundidas a presión de aluminio tradicionales, la expansión térmica durante el tratamiento térmico puede provocar burbujas y deformaciones en la superficie. Por lo tanto, el tratamiento térmico en solución (tratamiento T6) no suele ser adecuado para ellos.

Las piezas fundidas exprimidas tienen una estructura densa y no tienen poros internos, por lo que pueden someterse a tratamientos térmicos completos, como el tratamiento de solución (T4) y el tratamiento de envejecimiento (T5/T6), como las piezas forjadas, para mejorar aún más su rendimiento. También tienen buena soldabilidad. Para maximizar el potencial del material y mejorar aún más su resistencia y dureza.

3. Presenta un alto acabado superficial y buena precisión dimensional.

La alta presión hace que el aluminio fundido se adhiera estrechamente a la superficie de la cavidad del molde, lo que da como resultado una superficie del producto suave con contornos claros y textos y patrones nítidos. Solidificado a alta presión, tiene una contracción pequeña y estable, alta precisión dimensional y buena consistencia del producto.

4. Alta tasa de utilización de material y formación casi neta

En comparación con la forja tradicional (que requiere grandes palanquillas y grandes márgenes de mecanizado), la fundición por compresión puede formar piezas de formas complejas de una sola vez, reducir el volumen de procesamiento posterior, tener una alta tasa de utilización de material y ahorrar costos.

5. Amplia gama de aplicaciones

No solo es aplicable a aleaciones de aluminio comunes, sino que también es muy adecuado para la producción de aleaciones de aluminio de alta resistencia, compuestos de matriz de aluminio y otros materiales difíciles de mecanizar, que pueden aprovechar al máximo el potencial de alto rendimiento de estos materiales.

Las principales desventajas de Squeeze C asting:

Así como sus ventajas son muy destacadas, sus desventajas son igualmente obvias y, en gran medida, estas desventajas limitan sus campos de aplicación.

1. Altos costos de equipos y moldes (la principal limitación)

• Gran inversión en equipamiento:

La máquina de fundición por compresión no solo requiere una enorme fuerza de sujeción para evitar que el molde se expanda, sino que también necesita un sistema de compresión de alta presión adicional (cilindro principal) para aplicar una presión extremadamente alta. Esto hace que la estructura del equipo sea compleja, difícil de fabricar y extremadamente costosa, superando con creces la de las máquinas de fundición a presión y las máquinas de fundición por gravedad tradicionales.

• Alto coste del molde y diseño y fabricación complejos:

(1) Requisitos de resistencia extremadamente alta: los moldes (especialmente los núcleos y los controles deslizantes) deben soportar una alta presión continua de hasta 100 mpa o más, así como intensos ciclos térmicos. Por lo tanto, se debe utilizar acero para troqueles de trabajo en caliente de primera calidad, lo cual es costoso.

(2) Diseño complejo: el molde necesita integrar el punzón de compresión , un sistema de refrigeración complejo y un sistema de escape, lo que dificulta el diseño y prolonga el ciclo de desarrollo.

(3) Desafío de la vida útil: bajo el impacto repetido del aluminio fundido a presión extremadamente alta y alta temperatura, el molde es propenso a fatiga térmica (lo que resulta en agrietamiento), desgaste y deformación del punzón, y los costos de mantenimiento y reemplazo del molde son muy altos.

2. La eficiencia de la producción es relativamente baja.

El tiempo del ciclo es relativamente largo: a diferencia del llenado de alta velocidad con 'segundo punzón' del tradicional fundición a presión de alta presión, el proceso central de la fundición por compresión es 'vertido lento y mantenimiento de presión a largo plazo bajo alta presión'. Para que la pieza pueda solidificarse bajo presión en toda la sección transversal, se requiere un tiempo de retención relativamente largo. Esto da como resultado que el ciclo de producción de sus piezas individuales sea mucho más largo que el de la fundición a presión tradicional, y la eficiencia de producción es relativamente baja.

3. Los requisitos de control de los parámetros del proceso son extremadamente estrictos.

Alta sensibilidad de parámetros: parámetros como la temperatura de vertido del aluminio fundido, la temperatura del molde, el momento de comenzar a aplicar presión, la magnitud de la presión y el tiempo de retención deben coincidir con precisión. Incluso la más mínima desviación de cualquier parámetro puede provocar el desguace del producto.

Por ejemplo, si se aplica presión demasiado pronto, el aluminio fundido puede salpicar. Si la presurización llega demasiado tarde, el aluminio fundido formará una capa dura y perderá su efecto de presurización. Esto requiere que las empresas posean profundos conocimientos y experiencia tecnológicos, así como un control automatizado preciso del proceso de producción.

4. La complejidad de la forma de la pieza es limitada.

Es difícil producir piezas extremadamente complejas: aunque puede formar formas más complejas que la forja, en comparación con el fundición a presión tradicional, es muy difícil producir piezas con cavidades profundas, posiciones óseas pequeñas, paredes delgadas complejas o que requieran múltiples extracciones de núcleos.

Una presión extremadamente alta plantea una dura prueba para la resistencia del núcleo del molde y del mecanismo de extracción del núcleo. Los núcleos finos son propensos a romperse bajo alta presión. Mientras tanto, aunque el metal fundido tiene buena fluidez a alta presión, es posible que las estructuras de paredes delgadas demasiado complejas no se llenen completamente debido a la rápida solidificación.

5. El riesgo de inversión inicial es alto y el campo de aplicación está especializado.

Debido a su alto costo y ritmo lento, el proceso de fundición por compresión no es adecuado para piezas de carcasa ordinarias con grandes volúmenes de producción pero bajos requisitos de propiedades mecánicas (como carcasas de electrodomésticos, juguetes, etc.).

Especificidad de la aplicación: se utiliza principalmente en componentes estructurales clave con requisitos de rendimiento extremos, como piezas de seguridad para automóviles (brazos de control, muñones de dirección), componentes aeroespaciales, etc. Esto significa que su mercado objetivo es relativamente nicho. Antes de invertir en esta tecnología, las empresas necesitan pedidos claros y estables de productos de alta gama; de lo contrario, el riesgo de inversión es muy alto.

La mayor ventaja de la fundición por compresión es que 'puede producir piezas de aluminio con las propiedades de las piezas forjadas en un método de conformado cercano al de la fundición'. Sacrificó parte de la eficiencia de producción y aumentó el costo inicial, pero provocó un salto cualitativo en la resistencia, dureza y confiabilidad del producto. Es una opción de proceso ideal para fabricar componentes estructurales de aluminio de alta gama y alto rendimiento.