La producción de piezas fundidas es un proceso complejo que consta de múltiples etapas. El nivel de destreza requerido en cada etapa varía considerablemente. Las habilidades del trabajador, la gestión de la calidad y los métodos de ensayo y los equipos influyen en la calidad final de la pieza fundida. Si desea conocer los tipos de defectos de fundición que existen y los métodos para prevenirlos, esta guía le proporcionará una visión general de todos los defectos de fundición.
Defectos y causas de la fundición porosa
Cuando el metal entra en contacto con el gas durante el proceso de fundición y se solidifica, se produce porosidad. Los gases más comunes que forman porosidad son el nitrógeno, el oxígeno o el hidrógeno. Aunque el molde permite que el gas salga, muchos factores pueden hacer que el gas no salga. Esto da lugar a un defecto común de la superficie de colada en la fundición a la cera perdida. Existen tres defectos de colada comunes relacionados con la porosidad.
1. Defecto de fundición
Pinhole casting defect es otro término para estoma. Los estomas son los defectos de fundición metálicos más frecuentes. Los defectos de fundición pinhole suelen ser visibles a simple vista cerca de la superficie de la pieza fundida o en grupos.
Causas de los defectos de fundición
- Se utiliza arena con un alto contenido de humedad.
- Vertido de acero de una cuchara húmeda o gaseado inadecuado
- El metal fundido absorbe hidrógeno o gas monóxido de carbono.
Medidas
- Al reducir el contenido de humedad de la arena
- Aumentar la permeabilidad de la arena
- Deben utilizarse buenos fundentes y métodos de fusión
- Por solidificación rápida
2. Estomas
Un hueco mayor que un agujero de alfiler se denomina porosidad en los defectos de fundición. Suelen localizarse en el interior de la pieza fundida. Antes del mecanizado, son difíciles de identificar y requieren una investigación armónica, ultrasónica, magnética o radiográfica.
Causas de los defectos de fundición
- Hay mucha agua en la arena.
- La arena tiene una permeabilidad baja.
- El grano de arena es demasiado pequeño.
- Arena demasiado compactada
- Ventilación insuficiente
Medidas
- El contenido de humedad de la arena debe controlarse y mantenerse al nivel requerido.
- Debe utilizarse arena de alta permeabilidad
- Debe utilizarse arena de tamaño adecuado
- No compactar en exceso
- Debe proporcionarse una ventilación adecuada
3. Agujeros abiertos
La porosidad en los defectos de fundición es más difícil de notar que los agujeros abiertos, que aparecen en la superficie de la fundición. En la mayoría de los casos se produce una abertura agrietada en la superficie de la pieza fundida. Estos defectos los genera el aire atrapado en el molde cuando se vierte el metal.
Causas de los defectos superficiales de la fundición
- Mala ventilación de moldes y núcleos
- Secado insuficiente de moldes y machos
Medidas
- Arena seca y transpirable para evitar aberturas
- Elija arena gruesa. Cuanto más gruesa sea la arena, mejor será la permeabilidad.
- Asegúrese de que el molde y el núcleo estén secos
Defectos de fundición por contracción y causas
Como el metal es menos denso como líquido que como sólido, se encoge. Durante el proceso de enfriamiento, los problemas de contracción son habituales. La contracción por solidificación de la aleación es típica, pero la contracción desigual provoca defectos en la superficie de la fundición.
Durante el proceso de solidificación, la contracción provoca una depresión en la pieza fundida. Los espacios de contracción tienen bordes afilados en lugar de la superficie lisa de los huecos de gas. Los huecos se encuentran a menudo junto con fracturas dendríticas o grietas. Los grandes huecos de contracción pueden comprometer la integridad de la pieza fundida y provocar su rotura bajo presión. Los defectos de fundición pueden deberse a la contracción de dos formas.
1. Defectos de contracción abiertos
En la superficie de un producto fundido se forma una depresión (también llamada superficie deprimida) o un agujero debido a la contracción abierta (también llamada tubo). Cuando el metal se contrae de forma desigual, aspira aire hacia el interior del molde en ese lugar, lo que da lugar a defectos como estos.
2. Defectos de contracción cerrados
Los fallos de contracción cerrados, también conocidos como aflojamiento por contracción, son defectos de la pieza fundida que provocan agujeros de contracción cerrados. La contracción microscópica, en cambio, no puede verse con el ojo humano.
Las fallas de contracción cerradas se encuentran con mayor frecuencia cerca de la parte superior de los puntos calientes o de las balsas aisladas de líquido caliente.
Causas de los defectos de fundición
Cuando la temperatura del metal líquido en el molde no es la misma, surgen defectos de contracción. Los defectos de contracción pueden producirse si el metal se vierte demasiado caliente en el molde o si el metal se solidifica de forma desigual. Cuando el diseño del molde ignora el patrón de solidificación direccional, es habitual que se produzca una solidificación desigual.
Medidas
El tratamiento térmico de las aleaciones ferrosas para reducir las tensiones residuales, en particular, ayuda a evitar el alabeo. Enderezar la pieza fundida entre los procesos de enfriamiento y envejecimiento evita el alabeo en las aleaciones de aluminio. También inhibe el wattage, permitiendo un enfriamiento más consistente del objeto al asegurar que porciones significativas tengan formas más acanaladas, como las corrugaciones.
- Diseño de sistemas de recorrido (gating) basados en elevadores para permitir el flujo ininterrumpido de metal fundido.
- Para aumentar la disipación de calor local, inserte refrigeradores internos, disipadores de calor o serpentines de refrigeración.
- Bajar la temperatura de colada para limitar el déficit de volumen total.
Defectos y causas de la fundición de moldes
1. Cortar y fregar
Cuando el metal líquido erosiona parte del molde durante el vertido y la arena no tiene la resistencia térmica para soportarlo, se producen el corte y la limpieza. La limpieza y el corte aparecen como protuberancias bajas en la superficie final que se inclinan hacia un extremo, por donde el metal fundido fluye con mayor potencia.
Causas de los defectos de fundición
El corte y el rayado pueden producirse por un flujo excesivo de metal a través de la compuerta debido al flujo de metal fundido a alta velocidad.
Medidas
- Mejorar el diseño del sistema de vertido
- Fortalecer el molde y el núcleo
- Añadir aglutinante a la arena de acabado y a la arena de machos.
2. Fusión
La fusión de partículas de arena con metal fundido se denomina fusión. En la superficie de la pieza fundida, la fusión aparece como una cáscara vidriosa. Parece una costra fina, quebradiza y vítrea que se adhiere fuertemente a la pieza fundida. Esto ocurre cuando parte de la arena del molde se funde y se fusiona con la pieza fundida.
Causas de los defectos de fundición
- Arcilla o arena de baja refractariedad
- Líquido metálico con alta temperatura de vertido
Medidas
La capacidad de un material de moldeo de resistir la temperatura de un líquido para que no se funda con el metal se conoce como refractariedad. La refractariedad de la arena de sílice es la más alta. Para evitar la fusión, podemos mejorar los refractarios del material de moldeo o bajar la temperatura de vertido del metal fundido.
3. Penetración del metal
La penetración de metal es la fuga de metal líquido del molde, lo que da lugar a piezas fundidas incompletas o faltantes.
Causas de los defectos de fundición
- Utilice arena de baja resistencia y alta permeabilidad.
- El uso de un grano grueso o enorme: cuanto más grueso es el grano, más severa es la penetración mental.
- Eliminación inadecuada del moho
- Golpeteo de arena blanda
Medidas
Para evitar estos defectos de fundición, asegúrese de que el molde de fundición está bien diseñado. Antes de la fundición, inspeccione y sustituya cualquier molde dañado.
Las altas temperaturas pueden provocar un desgaste excesivo de los moldes. Para sus moldes, utilice materias primas de alta calidad que puedan soportar altas temperaturas.
4. Hinchazón
Cuando el molde está demasiado blando, el peso del metal líquido tira de la arena hacia fuera, provocando defectos de hinchamiento. El hinchamiento suele aparecer como una pequeña joroba lisa en el lado vertical de la pieza fundida.
Causas de los defectos de fundición
Los defectos de dilatación suelen deberse a un uso inadecuado del molde o a moldes poco resistentes.
Medidas
- Para evitar estos defectos de fundición, asegúrese de que el molde de fundición está bien diseñado. Antes de la fundición, inspeccione y sustituya cualquier molde dañado.
- Las altas temperaturas pueden provocar un desgaste excesivo del molde. Para su molde, utilice materias primas de alta calidad que puedan soportar altas temperaturas.
5. Goteo
Cuando la arena cae en una pieza de fundición de metal aún húmeda, gotea. Las gotas aparecen en la parte superior de la pieza fundida en forma de grumos irregulares. Se producen cuando el molde no es lo suficientemente resistente y la arena penetra en el metal líquido. Las gotas de agua pueden contaminar la superficie del metal.
Causas de los defectos de fundición
- Arena de baja resistencia
- Embestida suave
- Fundente insuficiente para el metal fundido
- Salientes de arena en la bóveda con refuerzo insuficiente
Medidas
- Se utiliza arena con mayor resistencia a la tracción.
- Proporcionar un apisonado más difícil.
- Puede eliminar las impurezas del metal fundido si está adecuadamente fundido.
- Para reforzar los salientes de arena, utilice clavos o tenazas.
6. Cola de rata
Las colas de rata o venas pueden mostrarse como líneas irregulares o fisuras en la colada cuando la superficie de la arena del molde se dobla. Las colas de rata suelen aparecer en la superficie inferior del molde, que suele estar cubierta de material fundido. El pandeo es un tipo de cola de rata más grave.
Causas de los defectos de fundición a presión
- Mala expansión de la arena
- A Temperatura de vertido en caliente
- Mal diseño del molde
Medidas
Asegurarse de que el molde tiene suficiente estampación para contener el metal fundido es un buen método para evitar estos problemas. Además, hay que asegurarse de que el metal fundido no se caliente demasiado. Si no funcionan, podemos aplicar los procedimientos anteriores para solucionar el problema.
- Añadir aditivos combustibles a la arena
- Bajar la temperatura de colada del metal
- El molde tampoco debe ser demasiado duro
Defectos metalúrgicos de la fundición y causas
La temperatura de subenfriamiento del metal al llegar al interior del molde provoca todos los defectos del metal vertido. Puede generar estos defectos al introducir metal en un molde que no está lo suficientemente caliente. Aunque el metal se vierta a la temperatura correcta, un método defectuoso puede hacer que el metal se enfríe demasiado rápido antes de entrar en el molde, o que la sección del molde sea demasiado fina, lo que genera defectos. Las piezas diminutas pueden endurecerse y bloquear otras secciones del molde debido a su ligero tamaño.
1. Grietas por calor
Algunas grietas son visibles sin lupa, mientras que otras la necesitan. Las grietas aparecen después de la solidificación, cuando se enfría la fundición.
Causas de los defectos de fundición a presión
El desgarro en caliente se producirá si el metal solidificado no es lo suficientemente fuerte como para resistir la tensión de tracción durante el proceso de solidificación.
Medidas
- Mejorar el diseño del molde
- Modificar el molde para mejorar la plegabilidad
2. Puntos calientes/puntos duros
Los puntos duros son otro nombre para las zonas calientes. Estos defectos aparecen cuando determinadas secciones de fundición se enfrían más rápido que la zona circundante. Esto se debe a que se enfrían más rápido que el material circundante. Como resultado, se forman equipos más duros de la fundición. Estos pueden provocar el desgaste de la herramienta y obstruir la operación de mecanizado. Las zonas difíciles pueden bloquear el mecanizado y provocar un mayor desgaste de la herramienta.
Causas de los defectos de fundición
Los puntos calientes se deben a una refrigeración inadecuada
Medidas
- Hábitos correctos de refrigeración
- Considerar la posibilidad de cambiar la composición química del metal
Defectos y causas de la fundición
La temperatura de subenfriamiento del metal al llegar al interior del molde es la causa de todos los defectos del metal vertido. El simple hecho de verter el metal cuando no está lo suficientemente caliente puede dar lugar a estos problemas, incluso si el metal se vierte a la temperatura correcta al principio. Más adelante, un mecanismo de vertido defectuoso puede hacer que el metal se enfríe demasiado antes de entrar en el molde. Otra posibilidad es que la pieza moldeada sea demasiado fina, lo que puede provocar defectos.
1. Defecto de fundición en frío
Un defecto superficial es un defecto de fundición en frío. Observará líneas o fisuras con bordes redondeados en la superficie de la fundición. Cuando dos corrientes de metal fundido se encuentran a una temperatura inferior a su punto de fusión, no se fusionan ni solidifican para producir un defecto de fundición en frío. Como resultado, parece una fractura con un borde redondeado. Los defectos de la fundición pueden observarse a simple vista.
Causas de los defectos de fundición a presión
- Sistema de vertido deficiente
- Baja temperatura de fusión
- Falta de fluidez
Medidas
- Optimización del sistema de vertido
- Temperatura de vertido adecuada
- Mejorar la permeabilidad al aire del molde
2. Correr mal
Un error de colada se produce cuando el metal fundido se endurece antes de llenar la cámara del molde, dejando un hueco en la pieza fundida. La cavidad del molde no se llena completamente de metal líquido.
Causas de los defectos de fundición
- El metal fundido tiene poca fluidez.
- La fluidez del metal fundido se reduce a bajas temperaturas.
- Sistema de vertido inadecuado y sección transversal demasiado fina
Medidas
- Optimizar el diseño del molde y del sistema de control de puertas
- Aumentar el flujo de metal
- Evite la sección transversal demasiado fina.
3. Inclusión de escoria
Las salpicaduras durante el vertido de líquidos pueden provocar la formación de bolitas sólidas. Estas bolitas quedan atrapadas en la colada al congelarse. Una granalla fría suele tener forma esférica, de lágrima o de perla y se dispersa por todo el metal. La costra y el cascabillo están estrechamente relacionados, y con frecuencia aparecen juntos. Por lo general, al retirar la costra se descubre la cola de cascabel que hay debajo.
Causas de los defectos de fundición
El escoriado se produce cuando el metal fundido que contiene partículas se vierte en la cavidad del molde y se solidifica
Medidas
- Fundir el metal con fundente en vacío o atmósfera inerte
- Utilice una cuchara especial para verter el metal desde el fondo
- Añadir filtros cerámicos al sistema de vertido
Defectos de forma y causas
Los defectos en la forma del molde provocan desplazamientos o bordes volados. Como los defectos de forma suelen requerir reequipar el molde existente, son los más fáciles de solucionar.
1. Desplazamiento/desajuste
Cuando las distintas partes del molde están desalineadas, normalmente horizontalmente, se produce un desajuste, también conocido como desplazamiento. La parte superior e inferior del molde no están alineadas, lo que provoca el desplazamiento del molde. El desplazamiento del molde se manifiesta más comúnmente como desplazamiento horizontal. Si se produce un desplazamiento vertical, el núcleo, no el molde, está desalineado.
Causas de los defectos de fundición
- Durante la preparación del molde, no alineó correctamente los componentes superior e inferior.
- Desajuste del cajón de arena
- Falta de atención a los detalles al instalar la cubierta superior en la resistencia, lo que provoca una desalineación.
Medidas
Compruebe la instalación y la alineación del patrón de la placa coincidente si tiene un desplazamiento. Asegúrese de que está utilizando la caja de moldura y los pasadores de cierre correctos para el trabajo.
2. Borde de vuelo
Uno de los defectos de fundición más frecuentes son los bordes volantes. Las aletas de fundición, las rebabas y las rebabas son términos que se utilizan para referirse a los bordes volantes. Los bordes volantes aparecen como material extra adherido a la pieza fundida, normalmente en forma de escamas donde se juntan las partes del molde. Una chatarra que se refunde y produce escoria se conoce como borde volante.
Causas de los defectos de fundición
Las grietas o agujeros en la superficie del núcleo generan bordes volantes en la superficie de colada. Los huecos pueden deberse a un peso insuficiente sobre el molde o a una mala sujeción de la caja de arena.
Medidas
Podemos resolver este problema volviendo a montar el molde y el núcleo. Debe haber suficiente peso en la parte superior del molde para que las dos partes encajen bien.
Las rebabas pueden ser leves o muy fuertes. Si no es muy grave, el fabricante puede eliminarlo rompiéndolo con un martillo o unos alicates y limándolo hasta la línea de separación. Sin embargo, este proceso puede resultar caro.
3. Alabeo
El alabeo es un defecto de la fundición que se produce durante o después de la solidificación.
Causas de los defectos de fundición
Las diferentes velocidades de solidificación en otras zonas suelen provocar alabeos. Como resultado, las paredes adyacentes sufren tensiones. El alabeo es más probable en porciones grandes y planas.
Medidas
Las piezas de fundición pueden beneficiarse de un tratamiento térmico de normalización para eliminar las tensiones residuales. Las piezas de fundición de aluminio pueden necesitar ser enderezadas entre las operaciones de temple y envejecimiento.
4. Panal o esponjoso
Se trata de un defecto exterior en el que múltiples pequeños huecos en la fundición de metal son inmediatamente adyacentes.
Causas de los defectos de fundición
- En la suspensión de metal fundido, los restos y las escamas de piel sujetados mecánicamente la producen.
- La causa es un desnatado inadecuado en el cazo.
Medidas
- Evitó que la suciedad y las escamas entraran en el metal fundido.
- Se evita la descarga de arena.
- Desespumado adecuado en la cuchara para eliminar los restos de escoria del metal fundido.
Conclusión
La gestión de la calidad de la fundición requiere un conocimiento profundo de los defectos de fundición y sus causas. Para ayudar a sus proveedores a entender sus normas de calidad, debe crear tolerancias de fallos y expectativas de calidad específicas antes de la fabricación.
Las tolerancias para los defectos varían en función del producto y del tipo de problema de fundición. Determinar su tolerancia para estos defectos de fundición ayudará a sus proveedores a comprender sus expectativas y a evitar futuros malentendidos y dificultades de calidad.
