miniatura|procés de fosa a pressió La fosa a pressió és un procés de fosa de metalls que es caracteritza per forçar el metall fos a alta pressió a la cavitat del motlle. La cavitat del motlle es crea amb dues matrius d'acer d'eina endurit que s'han mecanitzat en forma i funcionen de manera similar a un motlle d'injecció durant el procés. La majoria de les peces de fosa a pressió estan fetes de metalls no fèrrics, concretament de zinc, coure, alumini, magnesi, plom, peltre i aliatges a base d'estany. Depenent del tipus de metall que es col·loca, s'utilitza una màquina de cambra calenta o freda.
Hi ha dos tipus de fosa a pressió, el més antic i comú, per a metalls de baixa temperatura de fusió com el plom, llauna i zenc consisteix en una únic cambra de procés on s'escalfa i s'emmotlla, en canvi, per aliatges d'alumini o coure, en requerir una temperatura de fusió més elevada i ser més corrosius, el procés de fusió té lloc en una cambra diferent de la d'emmotllat.
L'equip de fosa i les matrius metàl·liques representen grans costos de capital i això tendeix a limitar el procés a la producció de grans volums. La fabricació de peces amb fosa a pressió és relativament senzilla, i només inclou quatre passos principals, cosa que manté el cost incremental per article baix. És especialment adequat per a una gran quantitat de peces de fosa de mida petita i mitjana, per això la fosa a pressió produeix més peces de fosa que qualsevol altre procés de fosa. Les peces de fosa a pressió es caracteritzen per un molt bon acabat superficial (segons estàndards de fosa) i consistència dimensional.
Història L'equip de fosa a pressió es va inventar el 1838 per David Bruce amb el propòsit de produir tipus mòbils per a la indústria de la impressió. La primera patent relacionada amb la fosa a pressió es va concedir l'any 1849 per a una petita màquina accionada manualment per a la producció de tipus d'impressió mecanitzada. L'any 1885 Otto Mergenthaler va inventar la màquina Linotype, que va llançar una línia sencera de tipus com una sola unitat, utilitzant un procés de fosa a pressió. Gairebé va substituir completament el tipus de configuració a mà a la indústria editorial.
La màquina de fosa a pressió Soss, fabricada a Brooklyn, NY, va ser la primera màquina que es va vendre al mercat obert a Amèrica del Nord. Altres aplicacions van créixer ràpidament, amb la fosa a pressió facilitant el creixement dels béns de consum i dels electrodomèstics, reduint molt el cost de producció de peces complexes en grans volums. El 1966, General Motors va llançar el procés Acurad.
Metall fos Els principals aliatges de fosa a pressió són: zinc, alumini, magnesi, zinc, coure, plom i estany; encara que no és comú, també és possible la fosa a pressió de ferrosos. Entre els aliatges específics de fosa a pressió es troben: zinc alumini; alumini segons, per exemple, The Aluminum Association (AA): AA 380, AA 384, AA 386, AA 390; i magnesi AZ91D. A continuació es resumeixen els avantatges de cada aliatge:
Zinc: el metall més fàcil de fondre; alta ductilitat; alta resistència a l'impacte; fàcil de revestir; econòmic per a peces petites; promou una llarga vida de les matrius. Alumini: lleuger; alta estabilitat dimensional per a formes molt complexes i parets fines; bona resistència a la corrosió; bones propietats mecàniques; alta conductivitat tèrmica i elèctrica; conserva la resistència a altes temperatures. Magnesi: el metall més fàcil de mecanitzar; excel·lent relació resistència-peso; l'aliatge més lleuger comunament fosa a pressió. Coure: alta duresa; alta resistència a la corrosió; les millors propietats mecàniques dels aliatges fosos a pressió; excel·lent resistència al desgast; excel·lent estabilitat dimensional; resistència que s'aproxima a la de les peces d'acer. Tombac i silici: aliatge d'alta resistència feta de coure, zinc i silici. Sovint s'utilitza com a alternativa a les peces d'acer fos per inversió. Plom i estany: alta densitat; precisió dimensional extremadament estreta; s'utilitza per a formes especials de resistència a la corrosió. Aquests aliatges no s'utilitzen en aplicacions de servei d'aliments per raons de salut pública. El metall tipus, un aliatge de plom, estany i antimoni (de vegades amb traces de coure) s'utilitza per a la fosa de tipus manuals en la impressió tipogràfica i el bloqueig de làmines en calenta. Tradicionalment es fonia en motlles d'estirada manual, ara predominantment en fosa a pressió després de la industrialització de les foses de tipus. Al voltant de 1900 van aparèixer al mercat les màquines de fosa de tipus en metall calent, que van afegir una major automatització, amb de vegades dotzenes de màquines de fosa en una oficina de premsa.
A partir de 2008, els límits màxims de pes per a les peces foses d'alumini, llautó, magnesi i zinc s'estimen en aproximadament 31,8 kg, 4,5 kg, 20,0 kg, i 34,0 kg, respectivament. A finals de 2019, les màquines Giga Press capaces de fondre a pressió peces individuals de més de 100 kg s'estaven utilitzant per produir components de xassís d'alumini per al cotxe elèctric Tesla Model Y.
El material utilitzat defineix el grossor mínim de la secció i el mínim calat necessaris per a una bugada, com s'indica en la taula següent. La secció més gruixuda ha de ser inferior a 13 mm, però pot ser major. Metall Secció mínima Angulación mínima Aliatges d'alumini 0,89 mm 1:100 (0.6°) Llautó i bronze 1,27 mm 1:80 (0.7°) Aliatges de magnesi 1,27 mm 1:100 (0.6°) Aliatges de zinc 0,63 mm 1:200 (0.3°)
Geometria del disseny Hi ha una sèrie de característiques geomètriques que cal tenir en compte en crear un model paramètric d'una fosa a pressió: Angulació: és la quantitat de pendent o conicitat que es dona als nuclis o altres parts de la cavitat de la matriu per permetre la fàcil expulsió de la peça fosa de la matriu. Totes les superfícies de fosa que són paral·leles a l'adreça d'obertura de la matriu requereixen un calat per a la correcta expulsió de la fosa de la matriu. Les foses a pressió que presenten un calat adequat són més fàcils d'extreure de la matriu i donen lloc a superfícies d'alta qualitat i a un producte final més precís. Arrodoniment: és la unió corba de dues superfícies que, d'una altra manera, s'haurien trobat en una cantonada o borda afilat. Simplement, els filets poden afegir-se a una peça de fosa per eliminar vores i cantonades indesitjables. La "línia de separació": representa el punt en el qual s'uneixen dos costats diferents d'un motlle. La ubicació de la línia de separació defineix quin costat de la matriu és la tapa i quin és l'expulsor. Sortints: s'afegeixen a les peces de fosa a pressió perquè serveixin de separadors i punts de muntatge per a les peces que hauran de ser muntades. Per aconseguir la màxima integritat i resistència de la peça fosa, els sortints han de tenir un grossor de paret universal. Les nervadures: s'afegeixen a les peces de fosa a pressió per proporcionar un major suport als dissenys que requereixen la màxima resistència sense augmentar el grossor de les parets. Els orificis i finestres: requereixen una consideració especial en la fosa a pressió, ja que els perímetres d'aquests elements s'adhereixen a l'acer de la matriu durant la solidificació. Per contrarestar aquest efecte, ha d'afegir-se un generós corrent d'aire a les característiques dels orificis i les finestres.
Equipament Hi ha dos tipus bàsics de màquines de fosa a pressió: Les màquines de càmera calenta i les màquines de càmera freda. Es classifiquen segons la força de subjecció que poden aplicar. Els valors típics estan entre 2.540,1 i 25 401,2 kg.
Fosa en càmera calenta lang=ca|miniatura|Esquema d'una màquina de càmera calenta La fosa a pressió en càmera calenta, també coneguda com a màquines de coll de cigne, es basa en una piscina de metall fos per alimentar la matriu. Al principi del cicle, el pistó de la màquina es retreu, la qual cosa permet que el metall fos ompli el "coll de cigne". A continuació, el pistó d'accionament pneumàtic o hidràulic força la sortida del metall del coll de cigne cap a la matriu. Els avantatges d'aquest sistema són la rapidesa dels cicles (aproximadament 15 cicles per minut) i la comoditat de fondre el metall en la màquina de fosa. Els desavantatges d'aquest sistema són que està limitat al seu ús amb metalls de baix punt de fusió i que l'alumini no pot utilitzar-se perquè recull part del ferro mentre està en el bany de fusió. Per tant, les màquines de càmera calenta s'utilitzen principalment amb aliatges a força de zinc, estany i plom.
Fosa en càmera freda lang=ca|miniatura|Esquema d'una màquina de fosa a pressió de càmera freda. S'utilitzen quan l'aliatge de fosa no pot utilitzar-se en màquines de càmera calenta; entre elles es troben els aliatges d'alumini, zinc amb una gran composició d'alumini, magnesi i coure. El procés d'aquestes màquines comença amb la fusió del metall en un forn independent. A continuació, es transporta una quantitat precisa de metall fos a la màquina de càmera freda, on s'introdueix en una càmera d'injecció sense escalfar (o cilindre d'injecció). A continuació, aquesta injecció s'introdueix en la matriu mitjançant un pistó hidràulic o mecànic. El major desavantatge d'aquest sistema és el temps de cicle més lent a causa de la necessitat de transferir el metall fos del forn a la màquina de càmera freda.
Motlle o eina miniatura|450px|L'ejector mor a la meitat miniatura|450px|La tapa mor a la meitat En la fosa a pressió s'utilitzen dues matrius; una es denomina "meitat de la matriu de cobertura" i l'altra "meitat de la matriu d'expulsió". El punt d'unió es denomina zona de separació. La matriu de recobriment conté el abeurador (per a les màquines de càmera calenta) o el orifici d'injecció (per a les màquines de càmera freda), que permet que el metall fos flueixi cap a les matrius; aquesta característica coincideix amb el filtre de l'injector en les màquines de càmera calenta o la càmera d'injecció en les màquines de càmera freda. La matriu d'expulsió conté els passadors d'expulsió i, en general, el corredor, camí des de l'abeurador o l'orifici d'injecció fins a la cavitat del motlle. L'encuny de la tapa es fixa a la platina frontal de la màquina de fosa, mentre que l'encuny de l'expulsor es fixa a la platina mòbil. La cavitat del motlle es talla en dos inserits de cavitat, que són peces separades que poden substituir-se amb relativa facilitat i es cargolen a les meitats de la matriu.
Les matrius estan dissenyades perquè la peça fosa acabada es llisqui fos de la meitat de la tapa de la matriu i romangui en la meitat de l'ejector quan s'obren les matrius. Això assegura que la bugada serà expulsada en cada cicle perquè la meitat expulsora conté els passadors expulsores per empènyer la bugada fora d'aquesta meitat de la matriu. Els pins ejectors són accionats per una placa de pins ejectors, que acciona amb precisió tots els pins al mateix temps i amb la mateixa força, per no danyar la peça fosa. La placa de passadors ejectors també retreu els passadors després d'expulsar la peça fosa per preparar el següent tret. Ha d'haver-hi suficients passadors d'expulsió perquè la força total de cada passador sigui baixa, ja que la peça fosa encara està calenta i pot resultar danyada per una força excessiva. Els passadors segueixen deixant una marca, per la qual cosa han d'estar situats en llocs on aquestes marques no obstaculitzin el propòsit de la fosa.