Na fabricação moderna – desde carcaças de transmissão automotiva até carcaças de eletrônicos de consumo – o processo de fundição de matriz permanece como uma pedra angular para a produção de complexos, peças metálicas de alto volume. Transforma metal fundido em componentes precisos através de pressão controlada, temperatura, e tempo. Este artigo detalha todo o fluxo de trabalho da fundição sob pressão, desde a preparação do molde até o pós-processamento, destaca pontos críticos de controle de qualidade, e resolve desafios comuns de processo, ajudando você a dominar a tecnologia para uma produção confiável.
1. Quais são as etapas principais do processo de fundição sob pressão?
O processo de fundição sob pressão segue uma linha linear, fluxo de trabalho passo a passo com cinco estágios interconectados. Cada etapa impacta diretamente na qualidade final da peça, e pular ou apressar qualquer etapa leva a defeitos. Abaixo está uma análise detalhada com parâmetros acionáveis:
1.1 Estágio 1: Preparação de mofo (Fundação de Precisão)
Os moldes são o “modelo” da fundição sob pressão – seu design e depuração determinam a precisão da peça.
| Tarefa | Requisitos -chave | Parâmetros Críticos | Propósito |
| Design de molde | – Alinhamento da superfície de partição (sem deslocamento >0.02milímetros)- Cálculo do sistema de portão (diâmetro do canal principal: 8-15mm com base no tamanho da peça)- Estruturas auxiliares (volume de ranhura de transbordamento: 5-10% do volume da cavidade; profundidade da ranhura de escape: 0.05-0.1milímetros) | – Simulação de vazão: Certifique-se de que o líquido metálico preencha a cavidade em 0,05-0,2s- Ângulo de inclinação: 1-3° para fácil desmoldagem | Evite turbulência, gás preso, e danos de desmoldagem |
| Seleção de material de molde | Núcleo/cavidade do molde: Aço para molde para trabalho a quente H13 | Dureza de têmpera: CDH 48-52; Temperatura de têmpera: 550-600° c | Resistir 100,000+ Ciclos de elenco; Resistir à fadiga térmica |
| Instalação de molde & Depuração | – Fixe o molde na placa da máquina de fundição sob pressão (erro de paralelismo <0.05mm/m)- Mecanismo de ejeção de teste (precisão do curso da haste: ± 0,1 mm)- Pré-aqueça o molde | Temperatura de pré-aquecimento: 150-250° c (ligas de alumínio); 100-180° c (ligas de zinco) | Reduza a perda de temperatura do líquido metálico; Melhorar a capacidade de enchimento |
1.2 Estágio 2: Preparação de metal fundido (Garantir a qualidade do material)
A má qualidade do metal arruína até mesmo o melhor molde – este estágio se concentra na pureza e na fluidez.
| Etapa | Detalhes da Operação | Parâmetros -chave | Controle de qualidade |
| Matéria -prima derretendo | Pesar lingotes de metal (Por exemplo, Liga de alumínio A380) por receita; Derreta em forno de cadinho | – Ligas de alumínio: 670-720° c- Ligas de zinco: 400-450° c- Ligas de magnésio: 650-700° c (proteção contra gases inertes) | Evite superaquecimento (causa queima de liga); Evitar o subaquecimento (reduz a fluidez) |
| Refino & Desgaseificação | Adicionar agente refinador (Por exemplo, hexacloroetano para alumínio); Use gás argônio para agitar | – Tempo de refinamento: 10-15min- Taxa de fluxo de argônio: 5-10 L/min | Remover impurezas (contente <0.1%); Reduzir o conteúdo de gás (≤0,15mL/100g de metal) |
| Monitoramento de Qualidade | – Rastreamento de temperatura em tempo real (precisão do termômetro infravermelho: ± 2 ° C.)- Amostragem para composição química (via espectrômetro de análise espectral) | Garanta a conformidade do grau de liga (Por exemplo, Se o conteúdo 7.5-9.5% para A380) | Evite a segregação de componentes; Evite a degradação do desempenho |
1.3 Estágio 3: Enchimento de injeção (Núcleo de fundição sob pressão)
Este estágio utiliza alta pressão e velocidade para forçar o metal para dentro do molde – a precisão aqui elimina defeitos internos.
1.3.1 Processo de injeção em dois estágios (Padrão da Indústria)
| Estágio de injeção | Propósito | Parâmetros -chave | Erros comuns para evitar |
| Enchimento em baixa velocidade | Encha a câmara de pressão; Evite respingos de metal | Velocidade: 0.1-0.5 EM; Pressão: 5-15MPA | Muito rápido → Aprisionamento de ar; Muito lento → O metal solidifica cedo |
| Enchimento em alta velocidade | Preencha a cavidade do molde rapidamente; Garanta que recursos complexos sejam formados | Velocidade: 2-8 EM (ligas de alumínio); 1-3 EM (ligas de zinco); Pressão: 30-70MPA | Muito lento → Preenchimento incompleto; Muito rápido → Turbulência (causa porosidade) |
1.3.2 Impulsionar & Contenção
Após o preenchimento da cavidade, aplique pressão de reforço e segure para compensar o encolhimento:
- Aumentar a pressão: 50-100MPA (maior para peças com paredes espessas);
- Tempo de espera: 2-10é (depende da espessura da peça: +1s por 2 mm de espessura);
- Resultado: Elimine o encolhimento interno; Garanta a densidade da peça (≥98%).
1.4 Estágio 4: Abertura do Molde & Remoção de peça (Evite danos secundários)
O manuseio cuidadoso evita deformações nas peças ou arranhões na superfície.
| Operação | Métodos | Requisitos -chave |
| Abertura do Molde | A máquina de fundição sob pressão afasta o molde móvel do molde fixo | Velocidade de abertura: 50-100 mm/s (devagar primeiro, então rápido) |
| Ejeção de peça | Mecanismo de ejeção empurra a peça para fora (com bolo portão e corredores) | Força de ejeção: Uniforme (use varetas múltiplas para peças grandes) |
| Limpeza Inicial | Remova o bolo do portão e os corredores (manual para pequenos lotes; robótica para produção em massa) | Planicidade da superfície de corte: Ra ≤6,3μm |
1.5 Estágio 5: Pós-processamento (Finalizar a qualidade da peça)
Turns raw castings into market-ready parts—details are in Section 2.
2. Como controlar a qualidade em cada etapa do processo de fundição sob pressão?
Quality control isn’t just a final check—it’s integrated into every stage. Below is a stage-by-stage quality assurance system:
| Die Casting Stage | Quality Control Item | Testing Method | Standards/Acceptance Criteria |
| Preparação de mofo | Mold Precision | Máquina de medição de coordenadas (Cmm) | Cavity dimension tolerance: IT8-IT10 |
| Molten Metal | Gas Content | Reduced pressure test (RPT) | ≤0.15mL/100g (ligas de alumínio) |
| Enchimento de injeção | Filling Process Stability | Pressure sensors + Data acquisition system | Pressure fluctuation <± 5%; Speed fluctuation <±10% |
| Abertura do Molde & Remoção | Part Surface Quality | Inspeção visual + Lupa (10x) | Sem rachaduras, fechamento a frio, ou rebarbas graves |
| Pós-processamento | – Precisão dimensional- Qualidade Interna- Propriedades mecânicas | – Cmm- Detecção de falhas de raios X- Teste de tração + Teste de dureza | – Tolerância: ± 0,05 mm (dimensões principais)- Sem porosidade interna (ISO 17636-1 Nível 2)- Resistência à tracção: ≥200MPa (Alumínio A380); Dureza: Hb 80-100 |
3. Quais são os defeitos comuns do processo de fundição sob pressão e suas soluções?
Mesmo com controle rigoroso, podem ocorrer defeitos – soluções específicas economizam tempo e material.
| Tipo de defeito | Características visuais/detectadas | Causa raiz | Soluções práticas |
| Porosidade | Pequenas bolhas de ar (visível através de raios X ou furos de superfície) | – Gás de cavidade preso- Alto teor de gás líquido metálico- Velocidade de enchimento rápida | 1. Amplie as ranhuras de escape (profundidade 0,1-0,15 mm); 2. Estenda o tempo de desgaseificação para 15-20 minutos; 3. Reduza a velocidade de enchimento em alta velocidade 10-20% |
| Encolhimento | Depressões na superfície da peça ou vazios internos (Raio X mostra áreas escuras) | – Pressão de reforço insuficiente- Resfriamento muito rápido (perda de calor local)- Tempo de retenção muito curto | 1. Aumente a pressão de reforço para 60-80MPa; 2. Adicione inserções de resfriamento em pontos quentes; 3. Aumente o tempo de espera em 2-3s |
| Fechado a frio | Costuras lineares na superfície da peça (camadas de metal não fundidas) | – Baixa temperatura do líquido metálico- Velocidade de enchimento lenta- Superfície do molde frio | 1. Aumentar a temperatura do metal em 10-20°C; 2. Aumente a velocidade de enchimento em alta velocidade 0.5-1 EM; 3. Verifique o pré-aquecimento do molde (garantir que não haja pontos frios) |
| Tensão de Molde | Scratches or material adhesion on part surface | – Rough mold cavity (Rá >0.8μm)- Failed release agent- High mold temperature | 1. Polish mold cavity to Ra ≤0.4μm; 2. Replace release agent (use water-based for aluminum); 3. Lower mold temperature by 20-30°C |
| Rachaduras | Fine lines on part (especially at fillets) | – Small fillet radius (<1milímetros)- Resfriamento irregular- Estresse residual | 1. Otimize o design da peça (fillet radius ≥2mm); 2. Balance mold cooling channels (flow rate difference <10%); 3. Add stress relief annealing (120-180°C for 2-4h) |
4. Perspectiva da Yigu Technology sobre o processo de fundição sob pressão
Na tecnologia Yigu, we view the processo de fundição de matriz as a “systematic precision chain”—each stage is linked, and a weak link ruins the whole part. Nossos dados mostram 65% of defects come from ignoring early-stage controls (Por exemplo, mold preheat or metal degassing) rather than post-processing fixes.
We recommend a “preventive control” approach: For automotive aluminum parts, we use AI to monitor injection pressure (real-time adjustment to ±2MPa) and mold temperature (maintain ±5°C stability); For consumer electronics zinc parts, we optimize gating systems to cut porosity rates to <0.5%. By integrating digital monitoring (Por exemplo, IoT sensors for molten metal temperature) and mold life cycle management, we help clients reduce defect rates by 30% and extend mold service life by 20%.
5. Perguntas frequentes: Perguntas comuns sobre o processo de fundição sob pressão
1º trimestre: Qual é a diferença entre fundição sob pressão (HPDC) e fundição sob pressão de baixa pressão (LPDC) na fase de injeção?
HPDC usa alta pressão (30-100MPA) e velocidade (2-8 EM) for fast filling—ideal for thin-walled, partes complexas (Por exemplo, Casas telefônicas). LPDC usa baixa pressão (0.05-0.2MPA) and slow filling (gravity-assisted)—better for thick-walled, peças de alta resistência (Por exemplo, cabeças de cilindro do motor) as it reduces porosity.
2º trimestre: Quanto tempo dura um molde típico de fundição sob pressão, e como prolongar sua vida?
A standard H13 steel mold lasts 100,000-200,000 ciclos. Para prolongar a vida: 1. Clean mold cavity after every 500 ciclos (remove residue); 2. Evite superaquecimento (monitor mold temperature in real time); 3. Use mold maintenance oil (prevents rust during downtime); 4. Repair small scratches promptly (via laser cladding).
3º trimestre: O processo de fundição sob pressão pode ser usado para metais de alto ponto de fusão, como aço?
Não. Steel’s melting point (1450-1510° c) exceeds the heat resistance of H13 mold steel (max working temperature ~600°C), causing rapid mold wear. Die casting is mainly for non-ferrous alloys (alumínio, zinco, magnésio) with melting points <800° c. Para peças de aço, forging or sand casting is more suitable.