Què és la fosa a pressió
La fosa a pressió és un procés de fabricació que s'utilitza per produir peces metàl·liques amb una alta precisió dimensional i acabat superficial. Implica forçar metall fos a la cavitat d'un motlle sota alta pressió. La cavitat del motlle es crea mitjançant dues matrius d'acer endurit que es mecanitzen amb la forma desitjada.
El procés comença amb la fusió del metall, normalment alumini, zinc o magnesi, en un forn. El metall fos s'injecta al motlle a alta pressió mitjançant una premsa hidràulica. El metall se solidifica ràpidament dins del motlle i les dues meitats del motlle s'obren per alliberar la peça acabada.
La fosa a pressió s'utilitza àmpliament per produir peces amb formes complexes i parets primes, com ara blocs de motor, carcasses de transmissió i diversos components d'automoció i aeroespacials. El procés també és popular en la producció de béns de consum, com ara joguines, estris de cuina i electrònica.
Fundició a pressió
La fosa a pressió és un procés força especialitzat que s'ha desenvolupat de manera més predominant durant el segle XX. El procés bàsic consisteix en: s'aboca/injecta metall fos en un motlle d'acer i, mitjançant una pressió d'alta velocitat, constant i creixent (en la fosa a pressió) i el refredament del metall fos se solidifica per formar una fosa sòlida. Normalment, el procés en si només triga uns segons i és una manera ràpida de formar un producte metàl·lic a partir de matèria primera. La fosa a pressió és adequada per a materials com l'estany, el plom, el zinc, l'alumini, el magnesi, els aliatges de coure i fins i tot els aliatges de ferro com l'acer inoxidable. Els principals aliatges utilitzats avui dia en la fosa a pressió són l'alumini, el zinc i el magnesi. Des de les primeres màquines de fosa a pressió que orientaven les eines de la fosa en orientació vertical fins a l'estàndard ara comú d'orientació i funcionament horitzontals, quatre tensores de barres d'acoblament i etapes del procés totalment controlades per ordinador, el procés ha avançat al llarg dels anys.
La indústria s'ha convertit en una màquina de fabricació mundial, fabricant components per a una varietat d'aplicacions, moltes de les quals estaran a l'abast d'un mateix, ja que l'aplicació del producte de les peces de fosa a pressió és tan diversa.
Beneficis de la fosa a pressió
Alguns dels avantatges de la fosa a pressió:
• El procés és adequat per a la producció d'alt volum.
• Produir peces de fosa força complexes ràpidament en comparació amb altres processos de conformació de metalls (per exemple, el mecanitzat).
• Components d'alta resistència produïts en estat de fosa (segons el disseny del component).
• Repetibilitat dimensional.
• Seccions de paret prima possibles (per exemple, 1-2,5 mm).
• Bona tolerància lineal (p. ex. 2 mm/m).
• Bon acabat superficial (per exemple, 0,5-3 µm).
El procés de fosa a pressió en cambra calenta implica la fusió de lingots de metall dins d'un forn situat a prop/integral a la meitat de la placa fixa de la màquina de fosa a pressió i la injecció de metall fos mitjançant un èmbol submergit directament a través del coll de cigne i la boquilla i a l'eina de la matriu. El coll de cigne i la boquilla requereixen escalfament per evitar que el metall es congeli abans que arribi a la cavitat de la matriu, tot l'element d'escalfament i metall fos d'aquest procés és d'on prové la designació de cambra calenta. El pes de la granalla de fosa ve determinat per la carrera, la longitud i el diàmetre de l'èmbol, així com la mida del màniga/cambra, i la boquilla també juga un paper que s'ha de tenir en compte en el disseny de la matriu. Un cop el metall s'ha solidificat a la cavitat de la matriu (només triga uns segons), la meitat de la placa mòbil de la màquina a la qual està fixada la meitat mòbil de la matriu s'obre i la fosa s'expulsa de la cara de la matriu i es retira de l'eina. Les cares de la matriu es lubriquen mitjançant un sistema de polvorització, la matriu es tanca i el procés torna a circular.
A causa d'aquest sistema "tancat" de fusió/injecció de metall i un moviment mecànic mínim, la fosa a pressió en cambra calenta pot proporcionar millors economies per a la producció. L'aliatge metàl·lic de zinc s'utilitza principalment en la fosa a pressió en cambra calenta, que té un punt de fusió bastant baix que ofereix més avantatges per al baix desgast de les màquines (pot, coll de cigne, màniga, èmbol, broquet) i també un baix desgast de les eines de la matriu (per tant, una vida útil més llarga de l'eina en comparació amb les eines de fosa a pressió d'alumini, subjecte a l'acceptació de la qualitat de la fosa).
El nom cambra freda prové del procés d'abocament de metall fos en una cambra freda/màniga de granallat que s'uneix a través de la placa fixa de la meitat de la matriu a la part posterior de l'eina fixa de la meitat de la matriu. Els forns de fusió/manteniment de metall fos normalment es troben tan a prop com sigui possible de l'extrem de granallat de la màquina de fosa a pressió, de manera que un operador manual o un cullerot de colada automàtic pot extreure el metall fos necessari per a cada granallat/cicle amb un cullerot i abocar el metall fos en un forat de colada dins de la màniga/cambra de granallat. Una punta d'èmbol (que és una peça desgastable i reemplaçable, mecanitzada amb precisió al diàmetre interior de la màniga de granallat amb marge per a l'expansió tèrmica) connectada al pistó de la màquina empeny el metall fos a través de la cambra de granallat i cap a la cavitat de la matriu. La màquina de fosa a pressió, quan se li demani, durà a terme la primera etapa per empènyer el metall fos més enllà del forat de colada de la màniga. Les etapes posteriors tenen lloc sota pressions hidràuliques augmentades del pistó per injectar el metall fos a la cavitat de la matriu. Tot el procés triga segons, la pressió ràpida i intensificada, així com la disminució de la temperatura del metall, fan que el metall se solidifiqui a la cavitat de la matriu. La meitat mòbil de la placa de la màquina de fosa a pressió s'obre (a la qual està fixada la meitat mòbil de l'eina de fosa) i expulsa la peça de fosa solidificada de la cara de la peça de fosa. Es retira la peça de fosa, es lubriquen les cares de la peça amb un sistema de polvorització i després es repeteix el cicle.
Les màquines de cambra freda són adequades per a la fosa a pressió d'alumini, les peces de la màquina (manga de granallat, punta del pistó) es poden substituir amb el temps, les manegues es poden tractar amb metall per augmentar-ne la durabilitat. L'aliatge d'alumini es fon en un gresol ceràmic a causa del punt de fusió relativament alt de l'alumini i la necessitat de reduir el risc d'adquisició de ferro, que és un risc dins dels gresols ferrosos. Com que l'alumini és un aliatge metàl·lic relativament lleuger, permet la fosa de peces de fosa a pressió grans i pesades o on es requereix una major resistència i lleugeresa en les peces de fosa a pressió.
