TL;DR

Les marques de flux en superfícies de fosa són línies, ratlles o patrons visibles que indiquen un flux inconsistent del metall fos durant el procés d'ompliment del motlle. Es deuen principalment a la solidificació prematura causada per factors com la temperatura massa baixa del motlle, la velocitat d'ompliment inadequada o un disseny deficint del motlle. La resolució d'aquests defectes implica un ajust sistemàtic dels paràmetres del procés, l'optimització de la temperatura del motlle i la millora del sistema d'injecció per assegurar un ompliment suau i uniforme de la cambra del motlle.

Comprensió de les marques de flux: definició i identificació visual

En el procés de motxilla, assolir un acabat superficial impecable és un objectiu primordial. Tanmateix, poden aparèixer diversos defectes, sent les marques de flux una de les més comunes. Les marques de flux, també anomenades línies de flux, són imperfeccions superficials que apareixen com a línies no direccionals, ratllades o venes. Aquests patrons, que poden assemblar-se a un mapa geogràfic, mostren el camí que ha seguit el metall fos quan omplia la cambra del motlle. Tot i que normalment es tracta de defectes a nivell superficial, sovint són visibles i es poden notar al tacte, indicant una irregularitat en la superfície del motxill.

La formació de marques d'flux és una qüestió de dinàmica tèrmica i mecànica de fluids. Es produeixen quan diferents corrents de metall fos dins el motlle no arriben a fusionar-se perfectament. Això passa perquè una part del metall líquid es solidifica prematurament mentre la resta encara està fluïnt. Quan el metall encara fos circula sobre aquestes seccions parcialment solidificades, crea unions imperfectes i línies visibles a la superfície. Aquestes no són fissures, sinó evidència d’un procés de submergiment turbulent o interromput en què els fronts de metall no s’han fusionat de manera uniforme.

Identificar visualment les marques d'flux és el primer pas per diagnosticar el problema. Els tècnics de control de qualitat busquen característiques específiques per distingir-les d'altres defectes. Els principals indicadors visuals inclouen:

• Ratllades o Línies: L'aspecte més comú és el de línies suaus i lleugerament ondulades que es distingeixen de la textura del metall base.
• Patrons No Direccionals: A diferència d’un ratllat, que té una direcció clara, les marques de flux solen aparèixer com a patrons circulars o sinuosos.
• Variació de color: Les marques poden tenir un matís lleugerament diferent o un nivell de brillantor distint respecte a la superfície circumdant.
• Ubicació: Solen aparèixer al voltant del punt d'injecció o en llocs on convergeixen múltiples corrents de metall fos.

És important diferenciar les marques de flux d'altres defectes com les fissures tèrmiques. Les marques per fatiga tèrmica són petites esquerdes superficials a la peça provocades per la fatiga tèrmica en el motlle mateix, no per problemes amb el flux del metall durant un cicle individual. Comprendre aquestes diferències és fonamental per aplicar les accions correctores adequades.

Les causes arrel de les marques de flux en la col·locació sous pressió

Les marques de flux no són causades per un únic problema, sinó per una combinació de factors relacionats amb els paràmetres del procés, el disseny del motlle i la manipulació del material. Un diagnòstic exhaustiu requereix examinar tot el procés de col·loció a pressió. Els principals responsables provenen de condicions que promouen un refredament prematur o irregular de l'aliatge fos quan omple la cavitat del motlle.

Un dels factors més importants és la temperatura —tant del motlle com del metall fos. Una temperatura baixa del motlle és una causa freqüent; per exemple, una temperatura inferior a 180°C per als aliatges d'alumini o 90°C per als aliatges de zinc pot fer que el metall es refredi massa ràpidament en contacte amb les parets del motlle. De manera similar, si el metall fos no té una temperatura òptima, la seva viscositat augmenta, dificultant un flux suau i impedeix que fronts separats es fusionin correctament. Això provoca les ratlles i línies característiques a la peça final.

La dinàmica de com s'injecta el metall al motlle és igualment crítica. Una velocitat de farciment incorrecta pot alterar el procés. Si la velocitat és massa lenta, el metall té massa temps per refredar-se abans que la cavitat estigui plena, provocant tancaments en fred i marques de flux. Per contra, si la velocitat és massa elevada, pot causar turbulències, atrapant aire i impedint un flux laminar, cosa que també provoca defectes superficials. L'objectiu és omplir la cavitat el més ràpidament possible sense introduir turbulències, un equilibri delicat que requereix un control precís.

Més enllà dels paràmetres del procés, el disseny físic del motlle i els seus components té un paper fonamental. Un sistema de colada i canals mal dissenyat és una causa freqüent de problemes de flux. L’existència d’obertures massa petites o mal situades pot restringir el flux o crear rajos, mentre que les cantonades agudes en el sistema de canals poden provocar turbulències. A més, una ventilació insuficient impedeix que l'aire atrapat i els gasos escapin de la cavitat quan entra el metall. Aquest aire atrapat actua com una barrera, interrompent el recorregut del flux del metall i provocant imperfeccions a la superfície. Finalment, cal gestionar amb cura l'aplicació d'agents desmoldants o recobriments. Un recobriment excessiu o aplicat de manera irregular pot interferir en el flux del metall i afectar la temperatura superficial del motlle, contribuint a la formació de marques de flux.

Solucions provades i estratègies de prevenció

Per eliminar eficaçment les marques de flux, cal un enfocament sistemàtic que abordi les causes arrel identificades en la fase de diagnòstic. Les solucions impliquen l'ajust dels paràmetres del procés, possibles modificacions del motlle i l'aplicació d'estratègies preventives de disseny. Els canvis més immediats i sovint efectius es realitzen en els paràmetres de la màquina.

La primera línia de defensa consisteix a optimitzar les temperatures. Augmentar la temperatura del motlle assegura que el metall fos romangui fluid durant més temps, permetent que els diferents fronts de flux es fusionin sense interrupcions abans de la solidificació. Tal com recomanen fonts com Minghe Casting , mantenir temperatures per sobre dels 180 °C per a l'alumini i dins del rang de 90-150 °C per al zinc és un bon punt de partida. Ajustar la temperatura del metall fos també pot millorar la fluïdesa. A més de la temperatura, optimitzar la velocitat d'ompliment és crucial. Això implica trobar la velocitat d'injecció adequada per assegurar que la cavitat s'omple completament abans que cap part del metall es solidifiqui, sense provocar una turbulència excessiva. Ajustar finament aquests paràmetres sovint és un procés iteratiu per trobar l'equilibri òptim per a una peça i motlle específics.

Si ajustar els paràmetres del procés no és suficient, cal centrar-se en el motlle mateix. El disseny del sistema d'alimentació és fonamental. Això pot implicar ajustar l'àrea transversal o la posició de l'entrada per millorar l'estat de flux del metall quan entra a la cavitat. Ampliar les ranures d'excavament i millorar les ventilacions també pot proporcionar un camí perquè surtin l'aire atrapat i el metall més fred, assegurant una ompliment més uniforme. A més, s'ha de controlar cuidadosament l'aplicació d'agents desmoldants perquè siguin prims i uniformes, evitant qualsevol interferència amb el flux del metall. La taula següent resumeix un enfocament basat en problemes i solucions:

Per a la prevenció a llarg termini, especialment durant el desenvolupament de peces noves, la tecnologia moderna ofereix eines molt eficaces. L'ús de programari de simulació de flux de motlle en la fase de disseny és una mesura preventiva altament efectiva. Tal com indiquen experts a Bruschi , aquests programes poden predir com fluirà el metall a través del motlle, identificant àrees problemàtiques on podrien aparèixer marques de flux abans de tallar qualsevol acer. Això permet als enginyers optimitzar virtualment els sistemes d'injecció, canals i refrigeració, estalviant temps i costos significatius en prevenir defectes des del principi.

Impacte del disseny del motlle i de la selecció del material en les marques de flux

Tot i que els operadors poden ajustar els paràmetres del procés a la planta de producció, les solucions més robustes per evitar les marques de flux sovint estan integrades en el disseny inicial del motlle i en la selecció de l'aliatge de fosa. Aquests elements fonamentals dicten les condicions bàsiques segons les quals el metall fos circula i es solidifica, fet que resulta clau per assolir acabats superficials d'alta qualitat de manera consistent.

Un motlle ben dissenyat és la pedra angular d’una peça de fosa sense defectes. El sistema d’alimentació —format pel bec, canals i ports— ha d’estar dissenyat per fer arribar el metall fos a la cavitat d’una manera controlada i sense turbulències. Les millors pràctiques en el disseny de motlles, tal com destaquen recursos com Prototool , subratllar transicions suaus, canals de mida adequada i ubicacions d'entrada que promoguin un patró d'ompliment uniforme. Igualment important és el sistema de ventilació i desbordament. Les ventilacions són petits canals que permeten que l'aire atrapat a la cavitat surti quan entra el metall. Sense una ventilació adequada, aquest aire atrapat pot causar pressió residual, alterant el flux i provocant defectes com marques de flux i porositat.

La selecció del material també té un paper subtil però important. Diferents aliatges per a la col·locació, com ara el zinc (Zamak) en comparació amb l'alumini (per exemple, A380), tenen característiques tèrmiques i de flux diferents. Els aliatges de zinc generalment tenen punts de fusió més baixos i una major fluïdesa, cosa que pot fer-los més tolerants en certes situacions. Tanmateix, cada aliatge té un rang ideal propi pel que fa a temperatura, pressió i velocitat de colada. Comprendre aquestes propietats és essencial per adaptar tant el disseny del motlle com els paràmetres del procés per evitar defectes relacionats amb el flux. La composició química de l'aliatge, incloent-ne el contingut de silici o magnesi, també pot afectar el seu comportament durant la solidificació i la seva susceptibilitat a certs defectes.

Al final, prevenir els defectes de superfície consisteix a aplicar una enginyeria precisa des del principi fins al final. Aquest principi va més enllà de la fundició per injecció i s'estén a altres mètodes de fabricació d'alt rendiment. Per exemple, en el món dels components automotrius, processos com la forja a calent també exigeixen un control minuciós del flux del material per garantir la integritat estructural i superfícies impecables. Les empreses especialitzades en fabricació de precisió, com Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , construeixen la seva reputació dominant aquests processos complexos per a aplicacions clau com les peces de forja automotriu, on la qualitat és imprescindible. L'ús de simulacions avançades, disseny de motlles intern i un control rigorós de la qualitat són senyals d'un compromís amb la producció de components lliures de defectes, tant si estan fosos com forjats.

Preguntes freqüents

1. Què són les marques de verificació tèrmica en la fundició per injecció?

Les marques de control de calor són raigudes fines, com una xarxa que apareixen a la superfície d'una part de fundició a pression. A diferència de les marques de flux, que són causades per problemes amb el flux de metall fundit en un sol tir, la verificació de calor és el resultat de la fatiga tèrmica en l'acer mort. Durant molts cicles de calefacció i refrigeració, la superfície del molde es forma de raices, que es transfereixen a la superfície de cada peça que es va fundir. És un signe d'usura de la matriu, no un problema de paràmetres de procés.

2. Com resoldre les marques de flux en el moldeig per injecció?

Tot i que aquest article es centra en la fosa a pression, les marques de flux també es produeixen en el moldeig per injecció de plàstic per raons similars. Les solucions són conceptualment paral·leles: augmentar la temperatura del motlle i el plàstic fundit per millorar el flux, optimitzar la velocitat d'injecció i la pressió per assegurar que el motlle es ompli uniformement, i modificar el disseny del motlle ampliant les portes o corredors. L'augment de la contra pressió també pot ajudar a garantir que el material s'embaleixi de manera uniforme, evitant defectes relacionats amb el flux.