Análise do status de desenvolvimento do processo de fundição sob pressão de liga de alumínio e tecnologia de molde

Após a década de 1990, a indústria de fundição sob pressão da China alcançou um desenvolvimento surpreendente e se tornou uma indústria emergente. Atualmente, o processo de fundição sob pressão de liga de alumínio tornou-se um dos processos mais amplamente utilizados nos processos de formação de ligas de alumínio automotivo, representando 49% de vários métodos de processo de formação automotiva.
Existem cerca de 3.000 empresas de fundição sob pressão na China. A produção de peças fundidas aumentou de 266.000 toneladas em 1995 para 870.000 toneladas em 2005. A taxa de crescimento anual permanece acima de 20%. Entre eles, as peças fundidas em liga de alumínio respondem por 3/3 de toda a produção de peças fundidas. 4 ou mais. Os tipos de produtos de fundição sob pressão na China são diversificados, incluindo automóveis, motocicletas, comunicações, eletrodomésticos, produtos de hardware, ferramentas elétricas, TI, iluminação, degraus de escadas rolantes, luzes de brinquedo, etc. Liga de alumínio fundido Desde a sua produção comercial em 1914, a liga de alumínio fundido desenvolveu-se rapidamente com o desenvolvimento da indústria automobilística e a invenção da máquina de fundição sob pressão com câmara fria.

As ligas de alumínio fundido são divididas em dois tipos de acordo com suas propriedades: média e baixa resistência (como o Y102 da China) e alta resistência (como o Y112 da China). Atualmente, as ligas de alumínio fundido utilizadas na indústria incluem principalmente as seguintes séries: Al-Si, Al-Mg, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Si-Cu-Mg, Al-Zn, etc. As características de alta pressão e rápida solidificação da fundição sob pressão tornam esta contradição mais proeminente em alguns aspectos. Portanto, é difícil para peças fundidas em geral serem submetidas a tratamento térmico de solução, o que restringe Para melhorar as propriedades mecânicas das ligas de alumínio fundido, embora a fundição sob pressão oxigenada e a fundição a vácuo sejam formas eficazes de melhorar as propriedades mecânicas das ligas, a adoção generalizada ainda é difícil, portanto, o desenvolvimento de novas ligas de alumínio fundido tem sido contínuo.
Tecnologia avançada de fundição sob pressão O processo de fundição das primeiras máquinas de fundição sob pressão com câmara fria horizontal tinha apenas uma velocidade para enviar metal fundido para o molde, e a velocidade de injeção era de apenas 1m-2m/s. Usando esse processo, havia muitos poros dentro da peça fundida e a estrutura ficava solta. Logo foi melhorado para injeção em 2 estágios, que simplesmente decompôs o processo de injeção em dois estágios: velocidade lenta e velocidade rápida, mas a velocidade rápida era de apenas 3m/s. Posteriormente, para aumentar a densidade das peças fundidas, um estágio de aumento de pressão é adicionado após as velocidades lenta e rápida, tornando-se três estágios: injeção lenta, injeção rápida e pressurização. Esta é a injeção clássica de três estágios.

Comparado com o método de fundição sob pressão comum, o método de fundição sob pressão a vácuo tem as seguintes características:
01 A porosidade é bastante reduzida
02 As peças fundidas a vácuo têm alta dureza e microestrutura fina
03 As peças fundidas a vácuo têm propriedades mecânicas mais altas

Recentemente, a fundição a vácuo concentra-se principalmente na extração de gás da cavidade do molde e existem duas formas principais:
① Extraia o ar diretamente do molde; ② Coloque o molde em uma caixa de vácuo para evacuar o ar. Ao usar fundição a vácuo, o projeto da posição do canal de exaustão e da área do canal de exaustão do molde é crucial.
Existe uma “área crítica” no duto de exaustão, que está relacionada à quantidade de gás extraído da cavidade, ao tempo de exaustão e ao tempo de enchimento. Durante o processo de enchimento do metal fundido, o metal fundido deve ser preenchido em estado de pulverização disperso. O tamanho do corredor também tem grande influência no efeito da fundição oxigenada. O tamanho apropriado do canal pode não apenas permitir que o metal fundido preencha o molde em um fluxo turbulento, mas também evitar que a temperatura do metal fundido caia muito rapidamente. A distribuição altamente dispersa de óxidos não terá um efeito adverso na peça fundida, mas pode aumentar a dureza da peça fundida e refinar a estrutura após o tratamento térmico. A fundição sob pressão de oxigênio pode ser usada para ligas de Al, Mg e Zn que reagem com o oxigênio.
Atualmente, a fundição sob pressão oxigenada pode ser usada para produzir várias peças fundidas em liga de alumínio, tais como: carcaças de transmissão hidráulica, trocadores de calor para aquecedores, corpos de válvulas de transmissão hidráulica, suportes de computador, etc., que requerem tratamento térmico ou soldagem de montagem e exigem alta estanqueidade ao ar e Para peças fundidas usadas em temperaturas mais altas, a fundição sob pressão oxigenada tem vantagens técnicas e econômicas. Tecnologia de fundição semissólida A fundição semissólida é uma tecnologia que agita o metal líquido quando ele solidifica, obtém uma pasta com um componente sólido de cerca de 50% ou até mais a uma determinada taxa de resfriamento e, em seguida, usa a pasta para fundição sob pressão.
A tecnologia de fundição semissólida possui atualmente dois processos de conformação: processo de conformação em fluxo e processo de tixoformação. O primeiro consiste em alimentar metal líquido em um cilindro de moldagem por injeção especialmente projetado, onde o cisalhamento é aplicado por um dispositivo espiral para resfriá-lo em uma pasta semissólida, que é então fundida sob pressão. O último consiste em alimentar partículas de metal sólido ou cavacos em uma máquina de moldagem por injeção em espiral e transformar as partículas de metal em pasta sob condições de aquecimento e cisalhamento antes da fundição sob pressão. A chave para o processo de formação de fundição semissólida é a preparação eficaz da pasta de liga semissólida, o controle preciso da proporção de componentes sólido-líquido e a pesquisa e desenvolvimento do controle automatizado do processo de formação semissólida.

A fim de realizar a produção automatizada de conformação semissólida, os cientistas americanos acreditam que as seguintes tecnologias precisam ser desenvolvidas vigorosamente:
01 Transporte de barras adaptável e flexível
02 Lubrificação e manutenção de fundição sob pressão de precisão
03 Sistema de resfriamento de fundição controlável
04 Desgaseificação e tratamento de plasma

A fundição de baixa pressão com bomba eletromagnética é um processo de fundição de baixa pressão emergente. Comparado com a tecnologia de fundição de baixa pressão à base de gás, é completamente diferente em termos de métodos de pressurização. Ele usa força eletromagnética sem contato para atuar diretamente no metal líquido, o que reduz bastante os problemas de oxidação e aspiração causados ​​por ar comprimido impuro e pressão parcial excessiva de oxigênio no ar comprimido, e consegue um transporte suave de alumínio líquido. E o enchimento pode prevenir a poluição secundária causada pela turbulência. Além disso, o sistema de bomba eletromagnética é totalmente controlado por controle numérico computadorizado e a execução do processo é muito precisa e repetível, proporcionando às peças fundidas de liga de alumínio vantagens óbvias em termos de rendimento, propriedades mecânicas, qualidade de superfície e utilização de metal. À medida que a investigação sobre esta tecnologia continua a aprofundar-se, o processo torna-se cada vez mais maduro.
Desenvolvimento de equipamentos de fundição sob pressão Através do desenvolvimento nos últimos anos, o nível de design, parâmetros técnicos, indicadores de desempenho, estrutura mecânica e qualidade de fabricação das máquinas de fundição sob pressão da China foram melhorados em vários graus. Em particular, as máquinas de fundição sob pressão de câmara fria evoluíram do original totalmente hidráulico. O mecanismo do tipo foi alterado para um mecanismo de fechamento do tipo alternador, e também foram adicionados carregamento automático, pulverização automática, coleta automática, corte automático de bordas, etc. Os aparelhos elétricos também foram alterados do controle comum da fonte de alimentação para o controle do computador, e o nível de controle foi bastante melhorado. Alguns atingiram ou estão próximos do nível internacional e estão caminhando para a grande escala, a automação e a unitização.

Durante este período, novas empresas nacionais de máquinas de fundição sob pressão surgiram uma após a outra, entre as quais a Hong Kong Lijin Company é um representante típico. A empresa desenvolveu vários modelos de máquinas de fundição sob pressão líderes nacionais. Por exemplo, a máquina de fundição sob pressão de câmara fria horizontal tem uma velocidade máxima de injeção de pressão de ar de 6m /s (1997) e 8m/s (início de 2000), máquina de fundição sob pressão de câmara quente de liga de magnésio (início de 2000), sistema de injeção uniformemente acelerado (2002), velocidade máxima de injeção de ar 10m/s e sistema de fundição sob pressão de vários estágios (junho de 2004), controle em tempo real do sistema de injeção (agosto 2004) e um grande máquina de fundição sob pressão com força de fixação de 30.000kN (julho de 2004), etc.
As máquinas de fundição sob pressão de pequeno e médio porte ainda são dominadas por equipamentos domésticos. A lacuna entre as máquinas de fundição sob pressão nacionais e os equipamentos avançados de fundição sob pressão estrangeiros reflete-se principalmente nos seguintes aspectos:
01 O projeto estrutural geral está atrasado
02 Vazamento grave de óleo
03 A baixa confiabilidade é a falha mais proeminente das máquinas de fundição sob pressão domésticas.
04 Variedades e especificações incompletas, fraca capacidade de suporte

A indústria de moldes da China desenvolveu-se rapidamente. De 1996 a 2004, a taxa média de crescimento anual da produção de moldes foi de 14%. Em 2003, o valor da produção de moldes de fundição sob pressão foi de 3,8 bilhões de yuans. Atualmente, a taxa de satisfação do mercado interno de moldes da China é de apenas cerca de 80%, dos quais os moldes de médio e baixo custo são os principais. Moldes de precisão grandes e complexos não podem atender às necessidades do desenvolvimento econômico nacional em termos de tecnologia de produção, qualidade e vida útil dos moldes e capacidade de produção. precisar. Direção de pesquisa e desenvolvimento O consumo de automóveis, indústrias de motocicletas e acessórios automotivos e a demanda por produtos de apoio proporcionam um amplo mercado para a produção de peças fundidas sob pressão. A aplicação de ligas de alumínio fundidas em automóveis também continuará a se expandir.
Na futura pesquisa e desenvolvimento da tecnologia de fundição sob pressão, o aprofundamento da fundição sob pressão de ligas de alumínio ainda será uma direção principal para o desenvolvimento da tecnologia de fundição sob pressão. A fim de se adaptar à procura do mercado, as seguintes questões deverão ser resolvidas no futuro:
01 Promover a aplicação de novas ligas de fundição sob pressão de alta resistência e alta resistência ao desgaste, pesquisar ligas de fundição sob pressão coloridas e novas ligas de fundição sob pressão para peças fundidas com requisitos especiais de segurança.
02 Desenvolva ligas de alumínio fundido com desempenho estável e composição fácil de controlar
03 Simplifique a composição da liga e reduza os graus da liga para fornecer uma base para a produção verde
04 Melhorar ainda mais novos processos de fundição sob pressão (fundição sob pressão a vácuo, fundição sob pressão oxigenada, fundição sob pressão semissólida, fundição sob pressão, etc.)
05 Melhorar a capacidade de responder rapidamente ao mercado e implementar tecnologia de engenharia simultânea (CE) e fabricação de prototipagem rápida (RPM)
06 Realizar pesquisa e desenvolvimento de sistemas CAD/CAM/CAE
07 Desenvolver e aplicar mais peças automotivas em liga de alumínio fundido

A liga de alumínio fundido é o corpo principal da fundição sob pressão de ligas não ferrosas, e as ligas da série AI-Si são o corpo principal da liga de alumínio fundido. O desenvolvimento da indústria de fundição sob pressão ainda tem um longo caminho a percorrer. Envolve a pesquisa e desenvolvimento de ligas de alto desempenho e o desenvolvimento de métodos de processo. A prática tem demonstrado que é uma escolha sábia combinar empresas com universidades e unidades de investigação relevantes, e os resultados relevantes que alcançámos foram confirmados.
Para alcançar a revitalização da indústria geral de fundição sob pressão, também é muito importante melhorar o desempenho das máquinas de fundição sob pressão e, correspondentemente, melhorar o design e o nível de fabricação dos moldes de fundição sob pressão. Em particular, muitos softwares técnicos estrangeiros são introduzidos e aplicados. Qual método é usado para verificá-los? Vale a pena pesquisar mais.