Fundición a presión de aluminio para la transmisión automotriz: carcasas de caja de cambios
Fundición a alta presión en aluminio, llevada a la transmisión: carcasas de caja de cambios, caja de transferencia y eje eléctrico fundidas a ±0,1-0,3 mm, mecanizadas en H7 en los alojamientos de rodamiento, y tratadas térmicamente a T6 donde la estructura lo exige.
Fundición a presión de aluminio para la transmisión automotriz en Hydroforce
Hydroforce utiliza la misma línea de fundición a alta presión ya descrita en carcasas de aluminio fundidas a presión para iluminación LED, para una aplicación distinta: carcasas de la transmisión automotriz. La prensa, el taller de utillaje y la estación de control por máquina de medición por coordenadas no cambian entre una carcasa de disipador térmico y una carcasa de caja de cambios; lo que cambia es el espesor de pared, la elección de aleación, el tratamiento térmico y la tolerancia que más importa: el alojamiento de rodamiento. Los componentes de motor y las carcasas de caja de cambios ya figuran en nuestra página de capacidades de fundición a presión como sector atendido; este artículo explica lo que eso significa en la práctica para una carcasa de caja de cambios en concreto.
Una carcasa de caja de cambios es una pieza más exigente de lograr que una carcasa de iluminación. Soporta cargas de rodamiento, sella el aceite bajo presión y ciclos de temperatura, y debe mantener su forma frente a las reacciones de par de los engranajes que contiene. Conseguirlo en aluminio en lugar de en fundición de hierro o en una construcción soldada de acero es una cuestión de control del proceso, no de suerte.
Por qué la fundición a presión de aluminio para carcasas de caja de cambios y transferencia
- Peso. El aluminio tiene aproximadamente un tercio de la densidad de la fundición de hierro para una sección de pared comparable. En una carcasa de caja de cambios o de caja de transferencia, esa diferencia se traduce directamente en el peso del vehículo y, en plataformas electrificadas, en la autonomía.
- Integración en un solo disparo. Los salientes de rodamiento, los canales de aceite, los salientes de horquilla de cambio, los nervios de fijación y la brida de la campana de embrague se forman en el mismo disparo que la pared de la carcasa. Una carcasa fabricada o mecanizada a partir de una pieza en bruto necesita operaciones separadas, o piezas separadas, para lograr las mismas características.
- Tiempo de ciclo y coste en volumen. Un ciclo de producción en nuestra prensa dura de 30 segundos a 2 minutos según el tamaño de la pieza, frente a los muchos minutos que requiere mecanizar una carcasa comparable a partir de una pieza en bruto. Esa diferencia es lo que convierte a la fundición a presión en el proceso correcto en cuanto los volúmenes superan un puñado de prototipos.
- Una vía estructural cuando se necesita. La fundición a presión estándar atrapa gas en el metal fundido, lo cual no supone un problema para una carcasa que solo debe mantener su forma, pero una pieza tratada en solución se ampollará si ese gas está presente. Cuando una carcasa necesita resistencia T6, la procesamos con asistencia de vacío para mantener la porosidad lo bastante baja como para que la pieza sobreviva intacta al tratamiento de solución y al envejecimiento.
Capacidad
| Parámetro | Rango típico |
|---|---|
| Proceso | Fundición a presión (HPDC); asistida por vacío para carcasas T6 o con requisitos críticos de estanqueidad |
| Aleaciones | EN AC-46000 (AlSi9Cu3(Fe)), EN AC-47100 (AlSi11Cu2(Fe)), EN AC-43400 (AlSi10Mg(Fe)) para piezas tratadas térmicamente/estructurales |
| Acero de utillaje | H13 / P20 |
| Tolerancia en bruto de fundición | ±0,1-0,3 mm |
| Acabado superficial, en bruto de fundición | Ra 1,6-6,3 µm |
| Espesor de pared | 0,5-1,5 mm en secciones finas; paredes estructurales y nervios dimensionados según el caso de carga |
| Características mecanizadas | Alojamientos de rodamiento en H7, planitud de bridas de fijación, insertos roscados, canales de aceite y salientes de sensores |
| Tratamiento térmico | Tratamiento de solución y envejecimiento T6 (carcasas fundidas al vacío) |
| Tiempo de ciclo | 30 segundos - 2 minutos |
| Inspección | Máquina de medición por coordenadas (Zeiss), radiografía para porosidad interna, SPC con monitorización en tiempo real, certificación de material según EN 1706 |
| Sistema de calidad | ISO 9001:2015, TÜV, SGS |
| Volumen | Desde cantidades de prototipo hasta más de 1000 piezas por día en serie |
Carcasas automotrices típicas que fundimos
- Carcasas de caja de cambios manual y campanas de embrague - brida de fijación al bloque motor, salientes de horquilla de cambio y el patrón de alojamiento mecanizado para el rodamiento del eje de entrada.
- Carcasas y tapas de caja automática y de doble embrague (DCT) - volúmenes de aceite sellados, caras de fijación del cuerpo de válvulas y los salientes de sensores que necesita una caja automática moderna.
- Carcasas de caja de transferencia para tracción 4x4 e integral - dos alojamientos de salida, holgura para cadena o tren de engranajes fundida directamente en la pared.
- Carcasas de diferencial y de transmisión final - salientes de rodamiento dimensionados para la trayectoria de carga del conjunto corona-piñón, mecanizados según el mismo estándar H7 que el alojamiento de la caja de cambios.
- Carcasas de reductor de eje eléctrico (e-axle) para transmisiones electrificadas - la misma lógica de alojamiento de rodamiento y cara de estanqueidad que una caja de cambios convencional, en una pieza que normalmente debe funcionar más fría y más ligera.
- Carcasas de embrague.
- Cárteres de aceite, colectores y tapas de cuerpo de válvulas.
- Carcasas de toma de fuerza y de reductores auxiliares para maquinaria todoterreno y equipos móviles - la misma base de clientes a la que ya suministramos cilindros hidráulicos a medida para hidráulica móvil necesita a menudo también una carcasa fundida para la caja de cambios situada junto a ese cilindro.
Proceso de producción
- Revisión del plano y DFM. Los ángulos de desmoldeo, el plano de partición, la posición de las entradas y rebosaderos, y la sobremedida dejada para el mecanizado posterior se revisan antes de iniciar el utillaje. En una carcasa de caja de cambios, esta revisión también señala los alojamientos de rodamiento y las caras de estanqueidad como zonas que no pueden tener porosidad.
- Utillaje. Los moldes de acero H13 o P20 se mecanizan por CNC y se prueban en una prensa de producción antes de aprobar la primera pieza.
- Fundición a presión. HPDC estándar en cámara fría para carcasas que solo deben mantener su forma; HPDC asistido por vacío donde la carcasa vaya a tratarse en solución T6 o deba mantener un sellado estanco en un alojamiento de rodamiento o una cara de junta.
- Desbarbado y recorte. Se retiran el bebedero, los canales y los rebosaderos, y se limpia la rebaba de la línea de partición.
- Tratamiento térmico. Las carcasas fundidas al vacío especificadas con T6 pasan por el tratamiento de solución y el envejecimiento en esta etapa, antes de que el mecanizado final fije las cotas.
- Mecanizado CNC posterior. Los alojamientos de rodamiento se mandrinan a H7, las caras de las bridas de fijación se mecanizan planas para una junta o un sellado líquido, se colocan los insertos roscados, y los canales de aceite y los salientes de sensores se taladran y roscan según el plano.
- Ensayo de estanqueidad. Las caras de estanqueidad y los alojamientos de rodamiento de las carcasas estancas al aceite se comprueban en un banco de caída de presión antes de liberar la pieza.
- Inspección y documentación. Informe dimensional de máquina de medición, control radiográfico en zonas sensibles a la porosidad, certificado de material según EN 1706 y, para los clientes automotrices que lo requieran, un paquete de documentación de tipo PPAP elaborado a partir de esos mismos datos.
Control de calidad
Cada carcasa lleva la misma documentación, sin importar dónde termine dentro de una transmisión:
- Inspección dimensional por máquina de medición Zeiss, primera pieza y control periódico de lote
- Inspección radiográfica de porosidad y rechupes en salientes de rodamiento y zonas de estanqueidad
- Control estadístico de procesos con monitorización en tiempo real en la prensa
- Ensayo de estanqueidad por caída de presión en carcasas selladas
- Certificación de material según EN 1706
- Gestión de calidad ISO 9001:2015, con supervisión de TÜV y SGS
- Paquete de documentación de primera pieza de tipo PPAP, elaborado bajo pedido para clientes automotrices y OEM
Por qué los clientes eligen Hydroforce para carcasas fundidas de la transmisión
La línea de fundición a presión tiene más de 20 años de actividad, y se encuentra en el mismo edificio que el taller de utillaje, la planta de mecanizado CNC y el laboratorio de metrología que terminan e inspeccionan la pieza. Eso importa más en una carcasa de caja de cambios que en casi cualquier otra pieza fundida que fabricamos: el alojamiento de rodamiento que decide si la caja de cambios funcionará en silencio durante diez años lo mecaniza el mismo equipo que hizo funcionar la prensa, en máquinas que conoce, según un plano que revisó antes de tallar el molde. Nada cambia de manos entre la fundición y la carcasa terminada e inspeccionada.
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¿Necesita una carcasa de aluminio fundida a presión para una caja de cambios, una caja de transferencia, un diferencial o un eje eléctrico? Envíe su plano o modelo 3D a office@hydroforce.ee o utilice nuestro formulario de contacto. Revisaremos el diseño en cuanto a su viabilidad de fundición, recomendaremos la aleación y la ruta de tratamiento térmico, y cotizaremos el utillaje y la producción en serie.