Què és la fosa de metalls?
Dirigeixo una cel·la de fosa a pressió a l'ABIS de Shenzhen. Ho fa des de l'any 2007. Fabriquem carcasses de transmissió i caixes de motors per a vehicles elèctrics, principalment d'alumini A380.
La fosa de metall significa abocar metall líquid en un motlle i deixar que es congeli. La fosa a pressió és una manera de fer-ho. Utilitzem motlles d'acer i empenyem el metall amb molta pressió. Les peces surten gairebé a punt per enviar-les.
Mor
La matriu són dos blocs d'acer que es cargolen a la màquina. Un costat es manté posat. L'altre costat es mou cap endavant i cap enrere sobre les barres de corbata. Quan es tanquen, hi ha una cavitat a l'interior amb forma de peça.
Les nostres matrius provenen de la nostra pròpia botiga d'eines aquí a Shenzhen. Una nova matriu d'habitatge de transmissió costa uns 180.000 dòlars. Es triga quatre mesos a construir-se. L'acer és H13, tractat tèrmicament a uns 44 Rockwell. Obtenim 150.000 trets d'una matriu d'habitatge abans que la línia de separació comenci a rentar-se i l'hem d'enviar a reparar.
Màquines
Tenim màquines de 80T fins a 1600T. Cambra freda. La màniga de tir es troba fora del forn perquè l'alumini es menja l'acer si el deixes submergit. Un robot introdueix el metall a la màniga, l'èmbol l'introdueix a la matriu. Tota la presa triga potser 40 mil·lisegons.
La cambra calenta és diferent. El coll de cisne es queda a l'olla. Funciona per al zinc perquè el zinc no ataca l'acer com ho fa l'alumini. Vaig treballar en una botiga de zinc a Dongguan l'any 2004. Les màquines eren més petites, el cicle era més ràpid, però les peces eren petites nanses de portes i tiradors de cremalleres. No com el que fem ara.
El Tir
Tothom parla de tres fases. Tir lent, tir ràpid, intensificació. En realitat, passes la major part del temps jugant amb el punt de transició. Mou-ho massa aviat, et tancaràs fred. Massa tard, el metall ja comença a despellejar-se al corredor.
La nostra màquina 1600T funciona a 1.850 psi en intensificació per a la carcassa del motor. L'enginyer de processos ho va configurar quan vam llançar la feina. No l'he tocat mai. El tir lent és de 0,15 m/s, el tir ràpid colpeja 4,2 m/s. Aquests números estan tancats a la recepta.
Polvorització
Entre cada tret, un robot ruixa el dau amb lubricant. Coses-a base d'aigua, de color blanc lletós. Els broquets van colpejar totes les butxaques i nuclis profunds. L'esprai refreda la matriu i deixa una pel·lícula perquè la fosa s'alliberi net.
Si els caps d'esprai s'obstrueixen, ho sabràs a la següent presa. La part s'enganxa. A continuació, l'estàs excavant amb una palanca i triturant la soldadura de la cara de la matriu. Ho he fet més vegades de les que vull comptar.
Retall
La part surt amb una galeta, corredors i desbordaments enganxats. Ho passem per una premsa de retall de 200 tones. La matriu de retall ho talla tot d'un sol cop. La ferralla va a un contenidor, de nou al forn.
Algunes plantes utilitzen serres. Ho vam provar en un treball de prototip. Més lent, però no cal que construïu un dau de retall. Per al volum de producció, la premsa de retall és l'única manera.
El que ve després
La majoria de les nostres peces van a CNC. Deixem estoc a les cares de muntatge i a les ubicacions dels forats. La cèl·lula de mecanitzat l'agafa d'allà.
Les proves de fuites es produeixen després del mecanitzat. La carcassa s'obtura i es pressuritza. Si aguanta 3 bar durant 30 segons, passa. La porositat és l'assassí. Fins i tot un camí de forat a través de la paret falla la prova. Impregnem al voltant del 8% de les nostres peces de fosa per segellar la microporositat.
Defectes
Els tancaments freds semblen línies a la superfície on dos fronts metàl·lics es van trobar i no es van fusionar. Normalment significa que la matriu està massa freda o que el temps d'ompliment és massa lent.
La porositat apareix als-raigs X com a petites taques fosques. L'hidrogen en la fusió causa un tipus. La contracció en seccions gruixudes en provoca una altra. Desgasifiquem amb argó i mantenim el metall al voltant de 1.280 graus F. Encara tenim una mica de porositat. Fes-ho sempre.
La soldadura de matriu és quan l'alumini es solda a l'acer. Passa als punts calents on el lubricant es crema. Ho veuràs en nuclis que s'enganxen a la cavitat. L'única solució és estirar la matriu i polir-la.
Per què Die Casting
Enviem 1.400 carcasses de motor al dia amb dues cel·les. El temps de cicle és de 72 segons de porta a porta. Les parts pesen 14 lliures cadascuna. Intenta fer tantes peces d'aquesta mida amb qualsevol altre procés. La forja no pot fer la geometria interna. La fosa de sorra és massa lenta i la superfície és rugosa. El mecanitzat a partir de palanxes malbarataria el 80% del metall.
La fosa a pressió té sentit quan necessiteu moltes peces d'alumini complexes. L'eina costa diners reals. Les màquines costen diners reals. Però un cop s'executa, el preu de la peça és difícil de superar.