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Nel settore della fonderia, la pressofusione è superiore alla fusione in sabbia? È una domanda comune ma sostanzialmente errata nel settore della fusione. La vera risposta non è "sì" o "no", ma "non esiste un processo migliore, solo quello più adatto". Entrambi questi vecchi processi di stampaggio stand-by possiedono determinate caratteristiche tecniche e giustificazioni economiche. La pressofusione , che utilizza stampi metallici e alta pressione, registra un'efficienza produttiva impressionante, una migliore precisione dimensionale e finitura superficiale, ed è eccezionalmente adatta alla produzione di grandi quantità di pezzi altamente dettagliati e con pareti sottili. La fusione in sabbia , che utilizza stampi in sabbia monouso, offre una flessibilità ineguagliabile, costi di stampo estremamente bassi e una flessibilità praticamente illimitata in termini di dimensioni dei pezzi e materiali, ed è la scelta migliore per pezzi singoli, piccole serie e fusioni di grandi dimensioni.

Pertanto, la selezione del processo è in realtà un compromesso su scala più ampia in termini di alcune esigenze, come la dimensione del lotto di produzione, il budget di costo, la struttura dei componenti, i requisiti prestazionali e il materiale. Il seguente articolo analizza sistematicamente le differenze fondamentali e i campi di applicazione di questi due processi per consentirvi di effettuare la scelta più razionale. Per farvi risparmiare tempo, ecco una rapida panoramica delle conclusioni principali.

Pressofusione vs. fusione in sabbia: tabella di riferimento rapido per il confronto delle anime

La scelta dipende da ciò di cui hai più bisogno:

• Per componenti di medie e piccole dimensioni con elevata precisione, elevata efficienza e volumi elevati, la pressofusione è migliore;
• Per piccoli lotti, componenti in acciaio/ferro fusi, di grandi dimensioni o ad alta flessibilità, è preferibile la fusione in sabbia.
• Non è né del tutto a tuo vantaggio né a tuo svantaggio; l'unico punto di discussione è se soddisfa i requisiti del progetto.

Perché fidarsi di questa guida? L'esperienza pratica degli esperti LS

In LS, il nostro personale vanta un'esperienza pratica di un paio di decenni nella formatura dei metalli . Non solo possediamo una profonda conoscenza degli aspetti tecnici di un'enorme quantità di processi come la pressofusione e la fusione in sabbia, ma siamo anche esperti in termini di economicità e compromessi in un'enorme varietà di settori e campi di applicazione . Questo significa che otterrete soluzioni affidabili e presenti sul mercato, non teorie.

Dopo l'effettiva operatività, LS è stata in grado di implementare una modalità generale di "produzione pilota tramite fusione in sabbia + produzione di massa tramite pressofusione" per i clienti di componenti automobilistici . Durante il processo di realizzazione di un prodotto, il basso costo dello stampo e l'elevata applicabilità della fusione in sabbia consentono ai clienti di completare rapidamente la verifica del prototipo e la produzione di test in piccoli lotti con un investimento contenuto. Una volta che il prodotto è maturo e pronto per la produzione di massa, la pressofusione verrà utilizzata senza interruzioni. L'elevata efficienza e precisione della pressofusione riducono notevolmente i costi delle unità e garantiscono una qualità costante, superando con successo le principali difficoltà dell'intero processo di sviluppo e produzione di massa.

Pressofusione vs. fusione in sabbia: qual è la scelta migliore?

Nelle fonderie, "chi è il migliore, la pressofusione o la fusione in sabbia" è una questione antica, ma per la quale non si può affermare con certezza che ci sia un vincitore. In pratica, nessun processo presenta un netto vantaggio quando si considerano i requisiti effettivi del progetto : quantità del lotto, budget di spesa, composizione dei materiali coinvolti nel processo , complessità del pezzo, sono tutti fattori che determinano il processo più favorevole.

Pressofusione

La pressofusione sfrutta l' alta pressione e l'alta velocità per iniettare rapidamente il metallo liquido in uno stampo metallico prefabbricato e riutilizzabile (o "stampo"). Il metallo viene solidificato e raffreddato sotto pressione, ottenendo così una fusione di metallo di forma complessa, elevata precisione e finitura fine. L'elevata velocità di produzione è una caratteristica della pressofusione e viene utilizzata per la produzione in serie. Si ottiene un prodotto finito dalle dimensioni precise e dalla finitura superficiale fine.

Fusione in sabbia

La fusione in sabbia , senza dubbio, prevede uno stampo di sabbia usa e getta, è una fusione lenta e a bassa pressione , sfrutta la facilità di stampaggio e la morbidezza dello stampo per versare il metallo caldo nello stampo e lo frantuma quando il metallo si è solidificato per produrre il getto desiderato. Sebbene più lenta e con una superficie più ruvida, la fusione in sabbia è estremamente economica nello stampo ed è estremamente portatile. È perfetta per produrre grandi quantità, volumi complessi o bassi, e ha più materiale da offrire.

• Queste due tecnologie non sono alternative ma complementari.
• Essere consapevoli dei loro principi e della loro natura ci libererà dallo stereotipo del "cosa è meglio, cosa è peggio" e ci consentirà di selezionare la scelta più economica ed efficiente per le singole applicazioni.

Perché i progetti ad alto volume preferiscono la pressofusione?

Nei progetti di produzione ad alto volume, la pressofusione è il processo preferito per i suoi vantaggi intrinseci. Ciò è dovuto in gran parte ai vantaggi che offre in questo ambito. Quali sono quindi i vantaggi e gli svantaggi della pressofusione? Analizziamoli nel dettaglio.

1. Vantaggi della pressofusione:

Gli acquisti in grandi volumi favoriscono la pressofusione perché è leader nella produzione in serie . La pressofusione raggiunge un'efficienza produttiva da record grazie alla pressatura del metallo fuso in stampi in acciaio di massima precisione ad alta velocità e alta pressione. Gli stampi possono essere riciclati rapidamente e facilmente, inoltre il processo è altamente meccanizzato e ciclico in termini di secondi, il che lo rende ideale per acquisti di migliaia e persino milioni di unità.

Questo processo garantisce inoltre un'elevata precisione dimensionale e una finitura superficiale impeccabile, e i prodotti finali presentano tolleranze ristrette e finiture di pregio . In larga misura, questi prodotti possono essere inseriti direttamente negli assemblaggi senza ulteriori lavorazioni meccaniche, riducendo così notevolmente i costi di produzione. Inoltre, la pressofusione è particolarmente indicata per la produzione di componenti dalla struttura complessa, componenti a pareti sottili e forme snelle, soddisfacendo pienamente le esigenze di leggerezza e di quasi totalità dei prodotti contemporanei.

2. Limitazioni della pressofusione:

Naturalmente, la pressofusione non è priva di limiti. Presenta il principale limite di richiedere costi di primo stampo estremamente elevati e non è molto efficiente per la produzione in piccoli lotti. È per lo più compatibile con materiali non ferrosi come alluminio , zinco, magnesio e le rispettive leghe, ma ha una bassa efficienza con materiali ferrosi come l'acciaio. A causa della probabilità di intrappolamento di gas durante il riempimento dello stampo ad alta velocità, i componenti pressofusi presentano generalmente una scarsa densità interna e una scarsa tenacità e quindi non sono compatibili con componenti strutturali che devono possedere elevata resistenza, tenacità o resistenza agli urti.

1. Nella produzione di massa, i vantaggi generali della pressofusione in termini di economicità, precisione e uniformità di produzione supereranno lo svantaggio rappresentato dall'elevato costo dello stampo.
2. Quando il costo dello stampo viene distribuito sulla quantità prodotta, il costo unitario del pezzo è estremamente competitivo ed è proprio per questo che la pressofusione è un requisito per ottenere un'elevata quantità di output.

In quali situazioni la fusione in sabbia è una scelta più sensata?

Ora che abbiamo compreso i vantaggi della pressofusione per progetti ad alto volume, quando la fusione in sabbia potrebbe rivelarsi una scelta saggia? Analizzeremo i vantaggi e i limiti della fusione in sabbia per aiutarvi a prendere la decisione migliore.

1. Vantaggi degli stampi in sabbia:

Quando si realizzano prototipi di prodotti in piccoli lotti, prodotti di massa o prodotti speciali , la fusione in sabbia è solitamente l'opzione più economica e prudente. Poiché il suo principale vantaggio è la disponibilità di uno stampo dal costo estremamente contenuto, lo stampo è solitamente in resina , legno o metallo, con cicli di riproduzione rapidi e prezzi contenuti. Questo è rilevante per la prototipazione, le basse tirature o la produzione speciale in un'unica tiratura, senza dover affrontare l'enorme rischio di costi di avviamento della pressofusione.

Ancora più concretamente, la fusione in sabbia è pressoché illimitata in termini di dimensioni dei pezzi o di scelta dei materiali . Basamenti per macchine utensili da centinaia di tonnellate, blocchi motore e applicazioni in cui sono necessari materiali ad alto punto di fusione come ghisa , acciaio fuso e leghe di rame non rappresentano un problema, e la pressofusione non può nemmeno sperare di eguagliare il compito. Inoltre, poiché il metallo si raffredda più lentamente nello stampo in sabbia , la densità interna del getto è maggiore e presenta una maggiore tenacità e minori tensioni residue. Dal punto di vista meccanico, le sue proprietà sono generalmente superiori a quelle della pressofusione e sono adatte alla produzione di parti strutturali soggette a carichi eccessivi, resistenza agli urti, ecc.

2. Limitazioni della fusione in sabbia:

La fusione in sabbia presenta dei limiti. La produzione è molto più inefficiente rispetto alla pressofusione. Ogni singolo stampo in sabbia viene fuso una sola volta , e si devono effettuare più stampaggi , con un ciclo di produzione lungo . Inoltre, i getti finali presentano una scarsa precisione dimensionale e una finitura superficiale con angoli di sformo e superfici ruvide. I getti dovranno essere sottoposti a numerose operazioni di pulizia e lavorazione per soddisfare le specifiche di servizio, il che comporta tempi e costi aggiuntivi.

Se devi produrre componenti metallici spessi, grandi, a bassa produzione o ad alta temperatura di fusione, e la tenacità a scapito della finitura superficiale è più importante, allora la fusione in sabbia, con la sua ineguagliabile versatilità, economicità e capacità di lavorazione dei materiali, è sicuramente l'opzione migliore.

Oltre a costi e risultati: quali altri fattori chiave influenzano la tua decisione?

Sebbene costi e volume siano certamente fattori determinanti nella scelta della fusione in sabbia rispetto alla pressofusione, considerazioni tecniche più fondamentali sono più frequentemente la ragione di un successo duraturo e determinano realmente le prestazioni del prodotto, la qualità e il tempo complessivo del ciclo di verifica .

Complessità della progettazione delle parti

La complessità di un componente è un aspetto importante da considerare. Quando le caratteristiche fini presentano pareti sottili, geometrie interne complesse o nervature in prossimità del passo, la pressofusione di rinforzo, grazie all'elevata pressione di riempimento, produrrà dettagli più fini e forme più complesse. In generale, le dimensioni generali sono più adatte alla fusione in sabbia, ma la sua capacità è limitata per le caratteristiche estremamente fini.

Requisiti di post-elaborazione

Le esigenze di post-lavorazione incidono direttamente su costi e tempi di consegna . Le fusioni pressofuse presentano una finitura superficiale e una precisione dimensionale favorevoli e in genere richiedono poche lavorazioni successive (ad esempio, sbavatura) e possono essere spesso assemblate immediatamente. Le fusioni in sabbia presentano una finitura superficiale scadente e tolleranze dimensionali ristrette e in genere devono essere sottoposte a lavorazioni meccaniche di precisione per ottenere la forma e la precisione finali, con conseguenti tempi e costi aggiuntivi.

Requisiti di prestazione meccanica

I requisiti di prestazioni meccaniche sono la considerazione principale nella selezione. Quando i componenti sono soggetti a carichi elevati, urti e fatica (come componenti strutturali per attrezzature pesanti), la fusione in sabbia è la scelta migliore . La sua velocità di solidificazione più graduale crea una struttura interna del getto più densa e isotropa e di conseguenza più resistente agli urti e alla fatica. Le fusioni pressofuse, con la possibilità di porosità interna, presentano una minore tenacità e duttilità.

Opzioni di trattamento superficiale

Infine, anche le superfici di finitura che determinano l'aspetto finale vengono definite in base al substrato. Se si considera una placcatura, verniciatura o anodizzazione di elevata qualità estetica, la superficie liscia e uniforme offerta dalla pressofusione è il substrato perfetto. La base porosa e ruvida delle fusioni in sabbia potrebbe richiedere speciali processi di pretrattamento (rettifica e sigillatura) per ottenere un'elevata qualità estetica.

• Pertanto, oltre al costo e al volume, la decisione deve essere olistica e basata sulla complessità del progetto, sul livello di post-elaborazione richiesto, sui requisiti di prestazione e sulla finitura superficiale.
• Trarre un requisito di inferenza da un tale "linguaggio tecnico nascosto" ti consentirà di passare da una decisione del tipo sì o no alla decisione ottimale che effettivamente soddisfa i requisiti dell'intero ciclo di vita di un prodotto.

Come seleziona LS la soluzione di fusione ottimale per i suoi clienti? Un caso di studio sulla produzione di componenti per l'automotive

1. Sfida del cliente:

Uno dei principali produttori di automobili al mondo si è trovato di fronte a una sfida ardua durante la creazione di un nuovo modello: come produrre in modo efficiente e conveniente un supporto motore in lega di alluminio di alta gamma . I costi dovevano essere ridotti e i tempi di consegna ridotti, garantendo comunque prestazioni meccaniche costanti.

2. La soluzione innovativa di LS:

Alla luce di questa sfida, gli ingegneri di LS non hanno raccomandato un processo isolato, ma hanno invece suggerito un processo di produzione modulare e suddiviso in fasi. Per la prima fase di produzione di prova in piccoli lotti e di test delle prestazioni del progetto, LS ha suggerito la fusione in sabbia. Con questo processo, il cliente è stato in grado di produrre prototipi funzionanti in tempi rapidi e con utensili a basso costo. Il prototipo, oltre a superare i test al banco che hanno confermato l'integrità del progetto strutturale, ha anche fornito informazioni importanti da utilizzare nella successiva ottimizzazione del progetto.

3. Risultati illustri:

Quando la progettazione del prodotto finale è stata avviata per la produzione in serie, la soluzione di LS ha consentito una transizione fluida. Abbiamo sviluppato per il nostro cliente uno stampo per pressofusione ad alta precisione e cavità multiple, trasformando il processo in pressofusione ad alta pressione . Durante l'intera conversione, la produttività è stata notevolmente migliorata, registrando un enorme aumento della capacità produttiva giornaliera. Inoltre, grazie all'elevata precisione della pressofusione e ai bassi scarti, il costo per pezzo è stato notevolmente ridotto, rispondendo alle esigenze primarie del cliente in termini di riduzione dei costi, miglioramento dei processi e fornitura costante.

• Nel caso di studio di LS, l'azienda ha messo alla prova concretamente la sua proposta di valore, ovvero soddisfare le esigenze dei clienti lungo l'intero ciclo di vita del prodotto. Non offriamo solo un processo di fusione;
• Offriamo una soluzione completa che bilancia competitività, adattabilità e coerenza, aiutando sicuramente i clienti a superare gli enormi ostacoli che si presentano dalla ricerca e sviluppo alla produzione in serie e producendo un risultato vantaggioso per tutti.

Qual è il processo migliore per il mio progetto? Lascia che gli ingegneri LS ti forniscano una consulenza professionale

Se vi viene presentata la possibilità di scegliere tra fusione in sabbia e pressofusione, considerate i compromessi in termini di costi, efficienza e prestazioni? Gli ingegneri esperti di LS sono al vostro servizio per aiutarvi a prendere la decisione migliore.

1. Forniamo analisi di progettazione per la producibilità (DFM) gratuite. È sufficiente inviarci un disegno di progetto o un concept design del prodotto e i nostri ingegneri di processo qualificati effettueranno una valutazione dettagliata dal punto di vista della producibilità, dei costi generali e delle prestazioni del prodotto finale.
2. Non solo identifichiamo con precisione il processo di fusione più favorevole (pressofusione, fusione in sabbia o altro), ma rendiamo anche attuabili i suggerimenti per migliorare la progettazione, come la posizione ottimale della nervatura , la massimizzazione dell'angolo di sformo o la ridistribuzione dello spessore della parete . Questo vi aiuterà a eliminare fin dall'inizio i rischi di producibilità e i costi inutili.

Non tentare di farlo da solo. Contatta oggi stesso gli ingegneri LS e ricevi un'analisi di processo personalizzata e consigli da esperti, che metteranno il tuo progetto sulla strada giusta fin dal primo giorno.

Domande frequenti

1. Qual è più economico, la pressofusione o la fusione in sabbia?

Il confronto dei costi deve essere preso in considerazione in base al volume di produzione . Per piccoli volumi (piccole serie, ad esempio inferiori a 100 pezzi), la fusione in sabbia è più conveniente grazie allo stampo monouso in sabbia, che non comporta praticamente alcun costo per lo stampo. Per volumi elevati (solitamente superiori a 10.000 pezzi), sebbene la pressofusione comporti un costo elevato dello stampo, a causa del suo livello di automazione molto più elevato, della breve tiratura e del costo del pezzo molto più basso, risulta più conveniente su scala complessiva. Per determinare la scala complessiva effettiva, è necessario considerare il volume di produzione effettivo.

2. Posso utilizzare la pressofusione per produrre getti di ghisa di grandi dimensioni?

No. È generalmente limitato ai metalli non ferrosi . È limitato da due vincoli: in primo luogo, gli stampi sono solitamente realizzati in acciaio per stampi e non possono resistere alle elevate temperature di colata delle ghise, superiori a 1200 °C; in secondo luogo , le macchine per pressofusione hanno dimensioni limitate e generalmente accettano solo pezzi di piccole e medie dimensioni. Le fusioni in ghisa di grandi dimensioni (come blocchi motore e basamenti di macchine utensili) sono sempre il punto di forza del processo di fusione in sabbia, poiché è in grado di utilizzare stampi in sabbia resistenti alle alte temperature e non ha praticamente alcuna limitazione alle dimensioni del componente.

3. Quale processo produce parti più resistenti?

Tutti i processi presentano specifiche caratteristiche di resistenza. Le fusioni in sabbia solidificano lentamente, sviluppando così una microstruttura isotropa e uniforme. Duttilità e tenacità all'impatto sono migliorate e sono il risultato del fatto che tali fusioni sono ampiamente utilizzate in componenti strutturali e sottoposte a carichi dinamici. Sotto pressione, le fusioni pressofuse vengono inserite in uno stampo, ottenendo così un'elevata durezza superficiale e dimensioni precise. Tuttavia, la porosità interna e la bassa duttilità sono dovute all'elevata velocità di raffreddamento. La selezione precisa si basa sulle proprietà meccaniche dell'applicazione.

4. Come prendo la decisione finale?

Il metodo migliore è presentare i disegni del prodotto e le specifiche tecniche a un produttore esperto . Ad esempio, in LS offriamo uno studio di fattibilità di produzione gratuito. Il progetto del componente, le specifiche del lotto, i requisiti prestazionali e il budget saranno analizzati in dettaglio in questa importante analisi, fornendovi la migliore soluzione di processo e suggerimenti per l'ottimizzazione del progetto per ottenere la soluzione più conveniente.

Riepilogo

Non esiste una superiorità o un'inferiorità assoluta tra la pressofusione e la fusione in sabbia, né viceversa, ma solo le specifiche esigenze applicative e progettuali che le rendono preziose . La pressofusione presenta molti vantaggi in termini di efficienza, precisione e finitura e, di conseguenza, è la più adatta alla produzione di massa. La fusione in sabbia offre una finitura e una precisione di dettaglio uniche, bassi costi di avviamento e una migliore capacità di adattamento dei materiali , ed è ineguagliabile nella lavorazione di pezzi singoli, in serie e con leghe speciali. La scelta del processo ottimale è una questione di studio approfondito delle caratteristiche del prodotto, dell'obiettivo di produzione e del costo complessivo, e non di un confronto tra i due processi.

In qualità di produttore di pressofusione e fusione in sabbia, LS è focalizzata sul cliente e fornisce una consulenza di processo obiettiva e professionale. Non solo vi assistiamo nella scelta del processo di stampaggio ottimale , ma massimizziamo anche il risparmio sui costi e la competitività del prodotto grazie all'ottimizzazione del design e al supporto completo del processo. Per ottenere la soluzione definitiva, è sufficiente inviare una richiesta di preventivo e ricevere una proposta personalizzata dagli ingegneri LS .

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