Los grandes productos de fundición de metal son el resultado de ingenieros de diseño experimentados y de una fundición que puede seguir el diseño a la perfección. A veces, seleccionar o mejorar un diseño de fundición adecuado para fabricar piezas de fundición metálicas grandes o pequeñas puede resultar complicado. Las consideraciones del diseño de fundición son los factores que los ingenieros de fundición deben tener en cuenta al desarrollar soluciones de fundición de metales. Este artículo cubre todas las consideraciones importantes del diseño de fundición antes del proceso de fundición de metales. Esto es esencial porque garantiza la estabilidad, flexibilidad y longevidad del producto. Esperamos que este artículo le ayude a seleccionar el diseño adecuado o a revisar el diseño del proveedor para sus aplicaciones.
Todo ingeniero de diseño debe seguir las siguientes consideraciones primarias de diseño de fundición.
- Seleccione un proceso de fundición de metales/método adecuado para las características mecánicas de la pieza, en función de las consideraciones de diseño de la fundición. Por ejemplo, Dawang Metals cuenta con tres procesos de fundición: fundición a la cera perdida, fundición en arena y fundición en cáscara. Cada uno de los procesos de fundición tiene sus ventajas y desventajas.
- Los diseñadores deben tener en cuenta la ubicación del molde y de las entradas. El diseño debe garantizar una alimentación uniforme con metal fundido.
- El proceso de selección en su conjunto debe garantizar los controles y las prácticas idóneas.
Consideraciones sobre el diseño de la fundición
Algunos factores afectan a la colada y solidificación de la aleación durante la fundición del metal. En concreto, estos factores afectan al tipo de proceso de fundición, a la forma de las secciones y uniones de la fundición, al aspecto de la superficie, a la integridad interna de la aleación fundida y a la precisión dimensional. Estos factores de diseño de la fundición son muy recomendables a la hora de diseñar la fundición de metales.
Un diseño de fundición profesional crea piezas fundidas de metal de alta calidad. Comprender la geometría de la fundición, el tipo de aleación y el proceso de fundición preferido es esencial para evitar problemas de precio elevado y pérdida de tiempo.
Forma y tamaño
La forma y el tamaño son las primeras consideraciones a tener en cuenta para determinar el tipo de método de fundición. Normalmente, si el metal a fundir tiene forma redonda, el método de fundición a la cera perdida es el más adecuado. Por otra parte, los ingenieros pueden elegir entre la fundición en arena y la fundición centrífuga en función de la complejidad del diseño.
Además, el tipo de método de fundición de metales también depende de los tamaños de fundición. Las fábricas de Dawang Metals son capaces de fabricar piezas de fundición de metales pesados. En este caso, el método de fundición en arena puede hacer piezas de fundición de metal más pesadas que el método de fundición a la cera perdida. Por lo tanto, la forma y el tamaño son las principales consideraciones de diseño de fundición para los diseños profesionales.
Vida fluida
La vida útil del fluido se refiere a la libertad con la que fluye la aleación metálica fundida dentro del molde. La vida útil del fluido es el periodo desde el estado de fusión hasta el de enfriamiento que fluye a través de pequeños tubos hasta la cámara del molde con la superficie de diseño perfecta. La vida útil del fluido determina el grosor de la pared del molde y la longitud de la sección delgada. Por otra parte, la vida útil del fluido también depende de la temperatura dada a la cavidad del molde.
Las propiedades metalúrgicas únicas de la aleación y su estado químico también determinan la vida útil de los fluidos. Por tanto, la vida útil de una aleación modifica los elementos estructurales y estéticos de la pieza fundida.
Solidificación Contracción
La contracción del metal se refiere al cambio interno y externo de la aleación de metal fundido al estado sólido en una superficie diseñada. La contracción es crucial en las consideraciones de diseño de fundición, ya que cambia inesperadamente la dimensión de la fundición. Los ingenieros de diseño de fundición deben tener en cuenta la propiedad de contracción de un metal para crear una forma y una integridad de fundición precisas.
Durante el enfriamiento del metal fundido, la contracción por solidificación crea tres etapas de contracción diferentes: Etapa de contracción líquida, Etapa de líquido a sólido y Etapa de sólido. En las consideraciones de diseño de fundición, la etapa de contracción líquida no afecta significativamente, mientras que las otras etapas de solidificación son significativas para el diseño general.
El utillaje es el proceso de fabricación de moldes a medida que calcula la dimensión de contracción para alcanzar las tolerancias requeridas. La fundición a la cera perdida o la fundición en arena realizan además la contracción por solidificación mediante el proceso de inyección. La inyección se refiere al sistema de suministro de metal fundido.
Formación de escoria
Algunas aleaciones metálicas son sensibles a la oxidación, que forma escorias. Estas escorias se convierten después en piezas redondas o no metálicas en la fundición. Sin embargo, la fundición puede resolver este problema mejorando la calidad y los métodos de fundición.
En cambio, los ingenieros de diseño también pueden resolver este problema colocando las superficies esenciales en la parte inferior del molde, más propensa a la oxidación.
Temperatura de vertido
"Temperatura de colada" se refiere al punto crítico de temperatura en el que el metal fundido está listo para introducirse en la cavidad del molde. A veces, debido al exceso de temperatura, la pieza fundida puede salir con arena pegajosa o una superficie rugosa.
En ese caso, la concentración de calor podría causar problemas con aleaciones de baja temperatura. Un diseñador de moldes puede considerar una geometría mejor para eliminar el calor en la cavidad del molde.
Flujo de fluidos
El flujo de metal fundido es una de las consideraciones más cruciales de los diseñadores de piezas de fundición. Debe considerarse un flujo laminar de metales fundidos para evitar la formación inusual de escoria, turbulencias, desplazamiento del núcleo y erosión de las paredes.
La turbulencia es uno de los defectos habituales en los métodos de fundición de metales. Se produce debido a la velocidad y dirección del metal fundido líquido. Los diseñadores pueden reducir las turbulencias mejorando el sistema de compuertas para conseguir un flujo más suave del metal fundido.
Especialmente, las esquinas afiladas en la sección de diseño son la principal causa de turbulencias. Por lo tanto, la fundición de esquinas tiene que ser de esquinas redondeadas para evitar defectos como turbulencias, erosión de la pared o desplazamiento del núcleo.
El sistema de transformación del calor
Un sistema de calentamiento adecuado es esencial para conseguir una fundición de metal perfecta. Por lo tanto, es necesario un sistema de gestión del calor ideal para la geometría del diseño de la fundición. La solidificación direccional es un factor crítico para definir un sistema de gestión del calor perfecto.
La solidificación direccional se refiere al proceso de solidificación desde las paredes de la cavidad hacia el interior. Un diseño geométrico adecuado puede garantizar un gradiente térmico continuo para evitar una contracción inesperada. A veces, un flujo regular de fluidos puede no ser suficiente. En ese caso, los enfriamientos externos pueden acelerar la solidificación.
Existen dos tipos de escalofríos: los escalofríos internos y los escalofríos externos. Los enfriadores internos suelen encontrarse dentro de la cavidad del molde, y los externos, fuera del molde. Los enfriadores externos están hechos de hierro, cobre y grafito, que pueden disminuir el calor de la fundición más rápidamente que el molde circundante. El objetivo principal de estos enfriadores es garantizar el correcto proceso de solidificación del metal.
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¿Por qué hay que evitar la concentración de metales en las articulaciones?
Como ya se ha mencionado, el proceso de solidificación puede no ser similar en todos los lugares de un molde. En ese caso, los enfriamientos ayudan a eliminar el calor y proporcionan un proceso de solidificación perfecto. Normalmente, el proceso de solidificación en las juntas es más lento que en otros lugares. Por lo tanto, los enfriamientos internos ayudan mucho en este caso.
En ese caso, hay que evitar la concentración de metal en las juntas. De lo contrario, podrían aparecer algunos defectos de fundición debido a un proceso de solidificación anormal.
Consideraciones sobre el diseño de cruces
Juntas como L, T, V, Y y + son los ejemplos más comunes de juntas en la fundición de metales. El lugar de las juntas contiene un volumen mayor que los demás lugares de la pieza. Este mayor volumen representa la zona de puntos calientes extremos. Este tipo de lugar puede provocar una solidificación anormal.
Los ingenieros de diseño pueden resolver este problema rediseñando la unión de bordes afilados a esquinas redondeadas. El uso de enfriadores internos para uniones de tipo T y + puede resolver el problema.
Tolerancia dimensional
La tolerancia es parte integrante del diseño de piezas de fundición. La tolerancia dimensional se refiere a la desviación más próxima de la medida requerida de la pieza de fundición metálica. Según la tolerancia estándar de fundición, la fundición a la cera perdida puede limitar una tolerancia lineal de ±0,13 mm hasta 25 mm, y la fundición en arena puede definir una tolerancia de ±0,53 mm hasta 175 mm. Normalmente, la fundición a la cera perdida tiene menos tolerancias que otros métodos de fundición de metales.
Acabado de superficies
Todas las piezas de fundición requieren un acabado superficial. Se refiere a la textura externa de la pieza de fundición metálica. Normalmente, la fundición a la cera perdida tiene un mejor acabado superficial que el método de fundición en arena. Esto significa que la fundición a la cera perdida requiere menos mecanizado que el proceso de fundición en arena. Por otro lado, si el comprador requiere una fundición en arena con un acabado superficial más refinado, los ingenieros de diseño optarán por un diseño más complejo. Un plan más elaborado costará más capital y tiempo.
El acabado superficial, por tanto, es una parte integral de los factores a tener en cuenta en el diseño de la fundición. Diferentes métodos de fundición requieren diferentes índices de acabado superficial.
Requisitos finales para el mecanizado
Después de moldear el metal fundido, aún no alcanza la forma deseada. Más tarde, pasará por la fase final de mecanizado y eliminará algunas partes de la pieza de metal fundido. Esto significa que los ingenieros de diseño deben tener en cuenta la cantidad específica de materiales eliminados de la última pieza de fundición de metal. Por lo tanto, también es una parte integral de las consideraciones de diseño de fundición.
En la fundición de acero al carbono, la capa de descarburación aparece durante el proceso de fundición. Por lo tanto, el margen de mecanizado debe ser igual al espesor de la capa de descarburación. La tolerancia de mecanizado es de 2 ~ 4 mm, y el resto del procesamiento de la superficie es de 0,5 ~1,5 mm.
El mecanizado es un proceso largo y costoso. Por eso, Dawang Metals busca otras formas de encontrar una solución mejor. En este caso, en lugar de fabricaciones, piezas forjadas y fundición convencional, el proceso de fabricación de forma cercana a la red combina la fundición en arena o la fundición a la cera perdida con la fundición centrífuga. El método de conformado near-net se aproxima a la dimensión requerida. Así, este método disminuye la necesidad de mecanizado final.
Conclusión
Una fundición metálica perfecta es el resultado de un excelente diseño que tiene en cuenta numerosos aspectos. Dawang Metals utiliza la tecnología más avanzada para aplicar todos estos aspectos de diseño. Por ello, los productos de Dawang gozan de gran prestigio en el mercado mundial de la fundición.
No obstante, nuestros clientes pueden proponer cualquier diseño de fundición. Nuestros expertos en fundición comprobarán las consideraciones del diseño y, si es necesario, le harán sugerencias. Nuestros clientes también pueden plantear cualquier duda sobre los métodos de fundición.
