Quais materiais são usados na fundição de alta pressão?

Pense no drone sofisticado na sua mão, que é leve, mas extremamente forte, ou nas peças automotivas do motor que projetamos, que ainda podem operar de maneira confiável sob alta temperatura e alta pressão. O principal passo atrás disso é realmente determinado no início do projeto: qual liga de metal escolhemos?

No campo de elenco de alta pressão, metais leves como alumínio, zinco e magnésio são a força principal absoluta. Eles têm peso leve e têm boa fluidez, que são particularmente adequados para moldagem eficiente de peças complexas e precisas. Embora o aço e o ferro também possam ser fundidos, eles geralmente são usados em cenários especiais com requisitos mais extremos.

Escolha alumínio, zinco ou magnésio?

Isso não é de forma alguma uma decisão casual. Cada material tem características distintas: o magnésio perseveita extrema leve, o zinco tem excelente resistência e o alumínio é relativamente equilibrado em resistência, resistência ao calor e processabilidade. Se você escolher o certo, o desempenho do produto terá uma base sólida. Se você escolher o errado, as peças podem ter problemas em força, resistência ao calor ou moldagem, o que não é barato.

Pode -se dizer que a seleção de materiais é uma das força vital do sucesso de projetos de elenco de alta pressão. Hoje vou falar com você sobre como vemos a seleção deMateriais de fundição em JSE como acertar essa pergunta crucial.

Resumo da resposta central:

Tipo de material	Principal Vantagem	Exemplos de aplicação típicos	Custos de material
Liga de alumínio	O melhor desempenho geral (força, peso, custo).	Componentes automotivos, alojamento de comunicação 5G, ferramentas elétricas.	Médio.
Liga de zinco	O melhor desempenho de precisão e tratamento de superfície.	Conectores de precisão, hardware do banheiro, peças decorativas.	Baixa (mas alta gravidade específica).
Liga de magnésio	O metal estrutural mais leve com excelente absorção de choque e desempenho de blindagem.	Amarra de laptop, corpo da câmera, moldura do drone.	Mais alto.

Este artigo responderá às suas perguntas:

Neste guia, compartilharei as três ligas mais usadas para fundição de alta pressão e suas respectivas propriedades materiais.
Então, vamos falar sobre o papel fundamental muitas vezes esquecido: aço especial para molde de fundição de alta pressão de alumínio.
Por fim, usando um caso de dispositivo médico real, desmontaremos como escolher o material certo pode melhorar o desempenho do produto e reduzir os custos.

Por que confiar neste guia? Notas práticas dos engenheiros da linha de frente de JS

Sempre que um desenho de umParte de fundição de alta pressão de alumínioé entregue a nós, nossa equipe de engenheiro de materiais JS iniciará automaticamente uma série de considerações importantes:

Qual a alta temperatura que ele pode suportar?
Precisa proteger a interferência eletromagnética?
A superfície está jateada e oxidada ou simplesmente pintada?

Porque no JS, sabemos que as considerações por trás da escolha da liga de alumínio A380 para motores de carro e liga de magnésio AZ91D para quadros de drones são completamente diferentes. A seleção do aço do mofo e como realizar o tratamento térmico estão diretamente relacionados ao fato de os moldes caros investidos pelos clientes podem produzir centenas de milhares ou até milhões de produtos qualificados.

Lembro -me de um cliente que fabricou equipamentos eletrônicos marinhos. Seu design inicial usava uma concha de liga de alumínio, mas sempre teve problemas no ambiente de spray de sal. Após a análise, mudamos o material de alumínio para uma liga de zinco especial. Não apenas mudamos o material, como também otimizamos o design do molde ao mesmo tempo. Aproveitando a excelente fluidez eacabamento superficial da liga de zinco, a capacidade do produto de suportar a corrosão por spray de sal triplicou!

Melhor ainda, a liga de zinco tem um bom efeito de eletroplinação, que corta diretamente um processo de revestimento secundário caro, e o custo unitário caiu 15%. "Compreendendo" as propriedades materiais é o trabalho diário de nossa equipe de engenharia JS.

"Concordo com as palavras de Herbert Holloman: em qualquer design de engenharia, a seleção de materiais estabelece a base para 80% do desempenho de todo o projeto e define os limites da possibilidade".

Os bits e as peças compartilhadas neste guia não são teorias vazias, mas toda a experiência do núcleo duro que acumulamos ao lado de máquinas de fundição de alta temperatura, em salas de teste de precisão e através de inúmeras tentativas e erros e sucessos.

Automotive engine A380 aluminum alloy

Sistema 1: Materiais de peças - a forma final do seu produto

Como engenheiro JS, lido com esses materiais de metal mais todos os dias. Eles são como parceiros com personalidades diferentes e, finalmente, determinam a aparência e as capacidades do produto em suas mãos. Vou compartilhar com você os três mais usadosMateriais de fundição de alta pressão abaixo:

Liga de alumínio - a força principal geral

A liga de alumínio é mais usada na fundiçãoPorque tem o melhor desempenho geral. É forte o suficiente, leve o suficiente, não é fácil de enferrujar e tem boa condutividade térmica, e o custo é relativamente razoável.

As notas comumente usadas são A380, A360 e ADC12, que têm boa fluidez. Imagine que, sob alta pressão, eles podem preencher todos os cantos do molde de maneira rápida e suave, como mel, especialmente adequados para fundição de alta pressão,um processo de prototipagem rápida.

Quais são seus aspectos poderosos?

A maior vantagem é que é leve e poderosa, tem um bom efeito de dissipação de calor e pode suportar uma certa temperatura alta. Como parte do alojamento do motor e da caixa da caixa de engrenagens em seu carro, bem como as partes da estação base 5G que precisam de dissipação de calor e até a fuselagem de muitas ferramentas elétricas, podem ser usadas peças de fundição de alta pressão da liga de alumínio.

Liga de zinco - especialista em precisão e superfície

A força da liga de zinco está na fabricação de requisitos de precisão e alta aparência das peças. Tem um ponto de fusão baixo e excelente fluidez. Ele pode perfurar as estruturas finas e complexas de paredes finas no molde e tem menos desgaste no molde, para que o molde possa ser usado por mais tempo.

Notas comumente usadas: Zamak 3, Zamak 5, ZA-8.
Sua vantagem principal é que os produtos têm precisão dimensional precisa eBom acabamento superficial, que é muito adequado para tratamento subsequente, como eletroplicação e pulverização. Há também uma habilidade oculta: pode proteger naturalmente alguma interferência eletromagnética (EMI/RFI).
Aplicações típicas: maçanetas das portas do carro, hardware do banheiro, conchas de plugue de precisão e cascas de soquete em produtos eletrônicos, cabeças com zíper e vários crachás decorativos.

Liga de magnésio - o rei do peso leve

Por que é o mais leve? É o mais leve de nossos metais estruturais comumente usados, cerca de 33% mais leve que o alumínio e cerca de 75% mais leve que o aço!

Notas comuns: AZ91D, AM60B são o mainstream.
Suas vantagens excelentes: o núcleo é apenas uma palavra, luz! Extremamente leve. E também possui um recurso especial, boa absorção de energia e efeito de absorção de choque e forte desempenho de blindagem eletromagnética.
Portanto, aqueles que perseguem o finalleveza e magreza das conchas de laptop, corpos de câmera avançados, molduras de drones e o esqueleto dentro do volante do carro, o suporte do painel, que deve ser leve e um pouco duro, a liga de magnésio é a primeira escolha.

Alumínio, zinco e magnésio são os três materiais principais para fundição de matrizes, cada um com seu próprio foco. A liga de alumínio é versátil e durável, a liga de zinco é boa e bonita e a liga de magnésio persegue a extrema leveza.

"Na JS, nos concentramos em entender as características desses materiais e podemos ajudá -lo a combinar a solução de processo de fundição de alta pressão mais adequada. Otimize o desempenho e o custo. Se você tiver alguma dúvida sobre a seleção de material do seu projeto de fundição, fique à vontade para conversar conosco. Estamos sempre prontos para usar o metal mais adequado para lançar a competitividade principal do seu produto".

Sistema 2: Material de molde - o herói por trás da precisão de elenco

Agora, deixe -me falar em profundidade sobre o sucesso do elenco de alta pressão, o importante papel por trás dele, material de molde. Determina diretamente a precisão das partes e a vida dos moldes. Um conjunto de moldes deve ser capaz de suportar milhares ou até dezenas de milhares de vezes de erosão violenta de metal fundido de alta temperatura e enorme força de fixação para garantir a estabilidade dimensional, sem rachaduras e sem deformação. Isso está diretamente relacionado ao retorno do seu investimento em molde.

Aço do molde: suporte do núcleo sob alta temperatura e alta pressão

O ambiente de trabalho domolde de fundiçãoé extremamente severo: deve ser corroído repetidamente pela fervente de metal derretido a cerca de 700 ° C (ou até mais), e deve suportar centenas de toneladas ou até milhares de toneladas de força de fixação. Nesse ambiente, o aço comum suavizará rapidamente, se deformam ou racham.

Que materiais geralmente escolhemos?

O aço H13 é definitivamente uma existência no nível do pilar na indústria.Tem três excelentes recursos:

Excelente resistência de alta temperatura: em altas temperaturas acima de 600 ° C, ainda pode manter dureza e força suficientes para resistir à erosão do líquido de alumínio e da deformação causada pela pressão.
Resistência suficiente: forte capacidade de resistir a rachaduras causadas por ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento.
Bom equilíbrio: altas pontuações abrangentes em dureza, resistência e resistência à fadiga térmica, durável e relativamente econômico.

Um confiável e durávelFerramentas de fundição de alta pressão de alumínioDeve ter um esqueleto do núcleo de aço de dado de trabalho quente de alto desempenho, como H13. Esta é a garantia básica para a vida duradoura do molde.

Co -ratário de molde: melhorar a capacidade de proteção

Bom aço sozinho não é suficiente. O líquido de alumínio de alta temperatura é particularmente fácil de manter o molde (especialmente a fundição de alta pressão de alumínio), e haverá uma série de problemas na superfície do molde, que levará a:

Parte de defeitos superficiais (tensão, aderência).
O molde é difícil de remover, estendendo o tempo de produção.
Falha prematura do molde.

Isso requer o uso deRevestimentos de alto desempenhoPara formar uma camada protetora super-resistente, resistente ao desgaste, de baixo atrito e inerte quimicamente na superfície do aço do molde.

A tecnologia convencional é o revestimento de PVD:Essa tecnologia pode "placa" com precisão uma fina camada de materiais especiais na superfície do molde.

Qual é o revestimento comumente usado? Depende das necessidades:

Nitreto de titânio (estanho): Golden, versátil, melhora principalmente a dureza da superfície e a resistência ao desgaste, tornando o molde mais durável.
Nitreto de cromo (CRN): nitreto de cromo-cinza prateado (CRN): A função mais excelente é ser resistente à adesão a derretimento da liga de alumínio! Especialmente adequado para fundição de alta pressão de liga de alumínio, pode efetivamente impedir que o líquido de alumínio grude no molde, economizando preocupação e esforço e reduzindo ainda mais o desgaste.

Quão óbvio é o efeito do revestimento?

Índice de desempenho	Aço de mofo não revestido	Aço de mofo revestido a estanho	Aço de molde revestido com CRN	Efeito de elevação
Dureza da superfície (HV)	Aproximadamente 500.	Aproximadamente 2300.	Aproximadamente 1800.	Aumente em 3-4 vezes.
Resistência à abrasão	referência.	Aumente em 5 a 10 vezes.	Aumentar em 3-8 vezes.	Prolongar significativamente a vida útil.
Adesão líquida anti -alumínio	referência.	Melhoria moderada.	Melhoria significativa.	CRN Optimal.
Coeficiente de atrito	referência.	Reduza em 30-50%.	Reduza em 40-60%.	Demolding suave.

Fonte: ASM International - Manual do Processamento de Deposição de Vapor Físico (PVD).

Se o molde não for bem feito, não importa o quão bom seja o design da peça, será inútil. Bom molde = aço de matriz de trabalho quente (H13 é o núcleo) + revestimento (resistência ao desgaste da lata, alumínio anti-stick CRN).

"Na JS, sabemos que a escolha certa do material de molde e o bom uso estão diretamente relacionados à vida útil do seu molde, à qualidade da peça e, finalmente, ao seu custo. Os moldes de fundição não são baratos, portanto, não deixe que as deficiências materiais o impedem.

Análise de caso de combate real: Escolhendo o melhor material de concha para scanners médicos portáteis

Contrato de mãoDispositivos médicos usados por médicossão realmente um grande problema para projetar! Deve ser leve o suficiente para que os médicos possam segurá -lo por um longo tempo sem se cansar. Deve ser forte o suficiente para não quebrar se cair no chão. A chave é que ele deve proteger os delicados componentes eletrônicos com força e não ser interferido pelos sinais elétricos bagunçados do mundo exterior.

H3: Desafio do Cliente: Faça uma caixa de dispositivos médicos leves, fortes e de blindagem emi

Uma startup de tecnologia médica com a qual trabalhamos projetou um excelente scanner de ultrassom portátil e estava pronto para produzir em massa a habitação. Eles tiveram problemas:

Método 1-Usinagem CNC: A precisão era padrão, mas o custo de fabricação era muito alto, o que afetou a competitividade final de preços do produto.
Método 2- Moldagem por injeção de plástico: a força não foi suficiente e, para evitar a interferência eletromagnética (EMI), uma camada adicional de revestimento condutor tinha que ser pulverizado, o que era caro e problemático.
Método 3- Solução de liga de alumínio (A380): embora oMétodo de alumínio de fundição de alta pressãoFoi considerado, era realmente muito mais forte que o plástico, mas ainda era um pouco pesado na prática, e as mãos do médico ficariam doloridas depois de usá -lo por um longo tempo. Tinha desempenho em blindagem emi, mas o design tinha que ser fortalecido, o que não era o ideal.

Solução JS: do alumínio ao magnésio, um passo de cada vez!

Nossa equipe analisou cuidadosamente as principais necessidades do cliente: leveza extrema e capacidade anti-interferência inerente. Isso imediatamente nos fez pensar nos pontos fortes da liga de magnésio.

Demos a nossos clientes uma sugestão ousada: não use liga de alumínio, tente liga de magnésio (AZ91D)! O motivo é muito bom:

Avanço leve: a concha final final é 33% mais leve que o design original da liga de alumínio, que reduz efetivamente a fadiga dos médicos após a operação de longo prazo.
Escudo intrínseco de emi: a própria liga de magnésio é uma boa interferência anti-eletromagnética (EMI)! Usando -o como shell, não há necessidade de revestimento de spray adicional ou design estrutural especial, e pode facilmentePasse os padrões EMCde equipamentos médicos como a IEC 60601.
Integração do projeto: Aproveitamos as vantagens da fundição de alta pressão para lançar a estrutura interna que originalmente exigia que várias peças fossem montadas diretamente no shell ao mesmo tempo. As etapas da montagem também são salvas, o peso é ainda mais reduzido e o custo é naturalmente reduzido.

Comparação dos efeitos das duas soluções:

Indicadores -chave	Plano original (liga de alumínio A380)	Esquema JS (liga de magnésio AZ91D)	Melhoria de efeito
Peso da concha	Valor de referência.	Reduzir em 33%.	Reduzir significativamente a fadiga operacional.
Capacidade de blindagem emi	Conformidade básica (precisa ser aprimorado).	Intrinsecicamente excelente, sem necessidade de aprimoramento.	Economize nos custos de revestimento/projeto estrutural de blindagem.
Complexidade estrutural	Conjunto de componentes múltiplos.	Moldagem de fundição integrada.	Reduza os componentes, simplifique a montagem, reduza os custos e aumente a eficiência.
Preço unitário dos materiais	-	Alto custo de material	Redução abrangente de custos de 12%.

Resultados: alcançar um avanço duplo no desempenho e custo

Assim que o produto foi feito, clientes e médicos ficaram agradavelmente surpresos! A concha é quase tão leve quanto o plástico e é confortável e confiável para segurar na mão. Este se tornou um dos maiores pontos de venda do produto.

Achedas do projeto:

O peso de todo o produto é reduzido em 25%, melhorando a experiência e a competitividade do usuário.
O custo total de uma peça é reduzida em cerca de 12%, e o efeito de eliminar o revestimento de blindagem e a montagem simplificadora sobrecarregou o alto preço unitário do próprio material da liga de magnésio.
A solução material passou todos os testes de certificação ao mesmo tempo, e o produto foi lançado três meses antes do planejado originalmente.

OSeleção de materiaisnão se baseia se o preço unitário é caro ou não, mas se pode corresponder perfeitamente ao cenário de uso do produto e destacar todas as características do material. Este caso é a melhor prova: na superfície, a liga de magnésio é mais cara do que o alumínio fundido de alta pressão, mas o leve e o design natural anti-interferência e o design simplificado que ele traz para fazer um produto melhor.

"Se você também está preocupado com o desempenho, peso ou custo da concha do dispositivo, não se concentre apenas nas soluções tradicionais, vamos conversar e ver se nossa solução material JS pode trazer avanços inesperados!"

Perguntas frequentes - Respostas para suas mais perguntas sobre materiais de fundição

Quais são os materiais de fundição de alta pressão mais usados?

No campo de fundição de alta pressão, que lidamos diariamente, as ligas de alumínio são definitivamente os principais players, especialmente modelos como A380 e ADC12. Eles têm desempenho equilibrado e confiável, boa fluidez de fundição, força suficiente e a chave é que o preço também é razoável. Por causa disso, nove em cada dez peças fundidas no mercado são feitas desse tipo de liga de alumínio.

Por que o aço não pode ser usado para fundição de alta pressão?

Este é realmente um ponto frequente. O problema principal é que o ponto de fusão do aço é muito alto. O aço fundido geralmente precisa ser aquecido a 1400-1500 ° C para derreter, e o aço do molde que usamos para fundição de alta pressão não pode suportar temperaturas tão extremas.

Imagine: o aço fundido quente é pressionado no molde em alta velocidade e o próprio molde será derretido ou severamente danificado, e a produção estável é impossível. Portanto, a tecnologia de fundição de alta pressão é naturalmente mais adequada para materiais com pontos de fusão muito mais baixos, como metais não ferrosos, como alumínio, magnésio e zinco.

As próprias peças fundidas precisam de revestimentos?

Depende de onde eles são usados. Embora as peças de fundição de alta pressão de alumínio tenham bom desempenho, elas geralmente precisam de tratamento superficial para atender às diferentes necessidades.

Por exemplo, se você quiser várias cores ou melhor resistência ao clima, nós o revestiremos em pó. Se forem necessárias resistências de corrosão ou efeitos especiais de aparência, a anodização também é uma boa escolha.
As peças de fundição de zinco são mais adequadas para a eletroplicação, como revestimento cromado e revestimento de níquel, que podem produzir efeitos de espelho muito bonitos e também são super resistentes a desgaste. Portanto, se deve adicionar o revestimento ou não depende de qual ambiente sua parte enfrentará e qual desempenho ou aparência adicional é necessário.

Resumo

Trabalho no campo da fundição de alta pressão há mais de dez anos e sei que a seleção de materiais não é tão simples quanto escolher um metal aleatoriamente. Esta é uma tecnologia real! A energia real está no fato de você ter que criar um conjunto completo de materiais de liga + molde de aço + combinações de tratamento de superfície para as necessidades específicas do seu produto.

Se você pode entender completamente essa combinação é a chave para a lacuna entre oMelhor empresa de elenco de alta pressãoe plantas de processamento comuns. Se você escolher o certo, o desempenho, a vida e o custo de suas peças serão realmente garantidos!

Tome uma atitude, não hesite!

Não perca tempo de desenvolvimento precioso em tentativa e erro! Seu projeto merece uma solução ideal. Deixe issonossa equipe de engenharia JSPara um apoio aprofundado:

Avaliação aprofundada das necessidades do seu produto.
Combinados com nossa rica biblioteca de materiais e dados de processo, desenvolveremos uma solução dedicada para você.
A partir da seleção inicial de material, protegeremos seu investimento em molde e estabilidade de produção em massa a longo prazo.

Envie seus desenhose obtenha um relatório de cotação clara.Neste relatório, você pode ver não apenas o preço, mas, mais importante, as sugestões profissionais da JS e a lógica de suporte para a seleção de materiais importantes.

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