Una guia pràctica per resoldre defectes en la fundició en motlle

TL;DR

La resolució de defectes en la col·locació per injecció requereix un enfocament metòdic per identificar i solucionar imperfeccions habituals com porositat, esquerdes, marques de flux i rebarbes. Aquests problemes solen originar-se per paràmetres incorrectes relacionats amb la temperatura del metall, la pressió d'injecció, l'estat del motlle o la qualitat del material. La clau per a una resolució eficaç consisteix a diagnosticar sistemàticament el defecte específic i abordar-ne la causa arrel, per exemple optimitzant el flux del metall, assegurant una ventilació adequada del motlle o ajustant els paràmetres de la màquina.

Un enfocament sistemàtic per a la resolució de problemes

La resolució d'errors en la fundició per injecció comença no amb canvis dràstics, sinó amb un procés lògic d'eliminació. Abans de suposar un problema complex amb el motlle, és fonamental seguir una seqüència sistemàtica que abordi primer les variables més senzilles i habituals. Aquest principi de 'les coses fàcils primer' estalvia temps, redueix costos i evita modificacions innecessàries en eines costoses. Un enfocament disciplinat assegura que els operaris no passin per alt una solució senzilla mentre busquen una de complicada.

La jerarquia recomanada per a la resolució d'incidències comença amb els elements més accessibles. En primer lloc, cal centrar-se en la neteja. Això inclou assegurar-se que les superfícies de partició del motlle, la cavitat i els pins d'expulsió estiguin lliures de residus, acumulacions o rebava residual de cicles anteriors. Una petita peça de metall o residu pot impedir que el motlle es tanqui correctament, provocant defectes com la rebava. Aquest primer pas és la comprovació més ràpida i senzilla de fer, i sovint resol immediatament el problema.

A continuació, avaluïeu els consumibles. Això implica examinar la qualitat i l'aplicació de l'agent desmoldant. S'està pulveritzant de manera uniforme? Se'n fa servir massa o massa poc? Una aplicació inconsistent o excessiva pot provocar porositat per gasos, marques de flux o soldadures. Després dels consumibles, es passa a revisar els paràmetres de la màquina. Els operadors haurien de verificar que paràmetres com la força d'atanc, la velocitat d'injecció, la pressió i les temperatures del metall/motlle estiguin dins del rang especificat per a la peça i l'aliatge utilitzats. Aquests paràmetres sovint són la causa arrel de defectes relacionats amb la pressió i el flux.

Només després d’haver exhaurit aquests passos s’haurien de considerar factors més complexos. Avaluïeu la qualitat de la matèria primera; assegureu-vos que els lingots estiguin nets, secs i tinguin la composició correcta per evitar problemes com la porositat per gas o les esquerdes. Finalment, si s’han descartat totes les altres variables, és el moment d’inspeccionar la matriu en si per detectar desgast, danys o defectes de disseny en els sistemes de canalització i ventilació. Per exemple, quan es tracta de solucionar el problema de la rebava, un operari primer hauria de netejar la línia de part, després augmentar la força d’atancament i llavors ajustar la velocitat d’injecció. Només si la rebava persisteix s’hauria d’enviar la matriu per a reparació, un procés detallat en recursos d’experts de Dolin Casting .

Defectes provinents del flux del metall i la solidificació

Una categoria important de defectes en la col·locació per injecció prové de problemes durant el farciment de la cavitat i el posterior refredament i solidificació del metall fos. Aquestes imperfeccions estan directament relacionades amb la gestió tèrmica, les velocitats d'flux i la pressió. Comprendre com interactuen aquests factors és clau per diagnosticar i prevenir alguns dels defectes visuals més comuns, com ara marques de flux, unions fredes, esquerdes i porositat per contracció. Cada un d'aquests defectes proporciona pistes sobre què ha anat malament durant el cicle de col·locació.

Les marques de flux i els tancs de fred són defectes estretament relacionats causats per una fluiditat o temperatura metàl·lica inadequada. Les marques de flux apareixen com a raixes o patrons a la superfície de la fosa que tracen el camí del metall fundit. Els tancs freds són una versió més severa, que es presenten com a línies lineals on dos fronts de metall fundit no es van fusionar completament. Aquesta fusió incompleta crea un punt feble que pot convertir-se fàcilment en una raig sota estrès. Ambdós defectes indiquen que el metall es va refredar massa ràpidament abans que la cavitat es plengués completament i es presuritzés.

D'altra banda, les esquerdes i la porositat per contracció solen estar relacionades amb la fase de refredament i solidificació després que s'hagi omplert la cavitat. Les esquerdes poden ser causades per tensions tèrmiques degudes a un refredament no uniforme, especialment en peces amb espessor de paret no uniforme, o per una força excessiva durant l'expulsió. La porositat per contracció apareix com buits interns o depressions superficials (senyals d'enfonsament) i es produeix quan no hi ha prou metall fos per compensar la reducció de volum mentre la peça es solidifica. Sovint és un problema en seccions més gruixudes d'una peça que es refreden més lentament que les zones circumdants.

Per abordar aquests problemes, cal combinar ajustos en el disseny, el material i el procés. Optimitzar la geometria de la peça per assolir un espessor de paret uniforme, assegurar un preescalfament uniforme del motlle i ajustar els paràmetres d'injecció són passos essencials. La taula següent sintetitza solucions habituals per a aquests defectes de flux i solidificació.

Defectes causats per gas, pressió i contaminació

Un altre grup crític de defectes en la fundició per injecció és causat per factors que són més difícils de veure directament: gas atrapat, aplicació incorrecta de pressió i materials estranys dins l'aliatge fos. Defectes com la porositat per gas, bombolles, rebarba i inclusions poden comprometre greument la integritat estructural i l'acabat superficial d'una peça emmotllada. Aquestes incidències sovint tenen origen en la preparació del metall, l'estat del motlle o la física del procés de ompliment de la cambra sota alta pressió.

La porositat per gas és un dels defectes més habituals, caracteritzada per petits buits o bombolles atrapades dins el metall. Aquests buits debiliten la peça i poden ser un problema important en components que necessiten ser estanques a pressió. El gas pot provenir de diverses fonts. Pot ser hidrogen alliberat pròpiament de l'aliatge d'alumini fos, aire que s'atrapa i es barreja amb el metall a causa d'un procés de ompliment turbulent, o gasos generats pel desmoldant quan crema en contacte amb el metall calent. Les butllofes són una manifestació a nivell superficial d'aquest fenomen, en què el gas atrapat just sota la superfície s'expandeix, creant una protuberància elevada a la peça colada.

La llaminada és un defecte relacionat amb la pressió i la integritat del motlle. Apareix com una làmina fina de metall no desitjada en el cantell d’un motll, allà on es troben les dues meitats del motlle. La llaminada es produeix quan el metall fos surt de la cambra sota alta pressió. Això pot passar per diverses raons: la força d’atancament de la màquina és massa baixa per mantenir el motlle tancat, la pressió d’injecció és massa elevada, les superfícies del motlle estan desgastades o malmeses, o hi ha residus que impedeixen que el motlle es tanqui perfectament.

Finalment, les inclusions són materials estranys atrapats dins el motll. Poden ser partícules metàl·liques o no metàl·liques, com ara òxids procedents del metall fos, residus del forn o impureses de material reciclat. Les inclusions creen punts d’esforç dins el motll que poden provocar una fallada prematura. Per evitar-les, cal aplicar uns procediments minuciosos de neteja i manipulació durant tot el procés de fosa i colada.

Resolució de problemes de porositat per gas i bombolles

• Causas comuns: Hidrogen dissolt a l'aliatge fos; humitat als lingots o eines; turbulència durant la injecció; excés o ús inadequat d'agent desmoldant.
• Solucions efectives:
  1. Implementar tècniques de desgasatge del metall per eliminar l'hidrogen dissolt abans de la colada.
  2. Assegurar que tots els lingots i eines de metall estiguin completament nets i secs abans de l'ús.
  3. Optimitzar el sistema de colada i canals per promoure un flux suau i no turbulent del metall al motlle.
  4. Assegurar que les sortides d'aire del motlle estiguin netes i correctament dimensionades per permetre l'escapament de l'aire atrapat.
  5. Utilitzar un lubricant de motlle de qualitat elevada i aplicar-lo amb moderació i uniformitat.

Resolució de problemes de rebarba

• Causas comuns: Força de tancament insuficient de la màquina; pressió d'injecció excessivament alta; línies de parting desgastades o malmeses al motlle; residus sobre les superfícies del motlle.
• Solucions efectives:
  1. Verificar i augmentar la força de tancament de la màquina per assegurar que sigui adequada a la superfície de la peça.
  2. Netegeu les superfícies de separació del motlle abans de cada cicle.
  3. Reduïu la pressió d'injecció al nivell efectiu més baix.
  4. Realitzeu un manteniment regular del motlle per reparar qualsevol desgast o danys en les línies de separació.

Defectes provocats per la interacció entre el motlle i la màquina

La interacció física i tèrmica entre l'aliatge fos, el motlle d'acer i la pròpia màquina de col·loció és una font freqüent de defectes. Problemes com la soldadura, arrossegaments, fissures tèrmiques i peces mal alineades no són causats únicament pel metall, sinó per l'estat i l'alineació de l'equip de producció. Aquests defectes sovint indiquen la necessitat d'un millor manteniment, ajustos en l'eina o canvis en com s'instal·la i opera el motlle i la màquina.

La soldadura es produeix quan l'aliatge fos químicament s'uneix o fusiona a la superfície de la cavitat del motlle. Això provoca zones rugoses en la peça colada i pot causar danys al motlle durant l'expulsió. Les causes principals inclouen l'erosió del material del motlle deguda a altes temperatures o a l'impacte directe del raig de metall, un contingut incorrecte de ferro a l'aliatge d'alumini, o una superfície rugosa de la cavitat del motlle que permet que el metall s'enganxi.

Les arrossegades i ratllades són esgarrinxades o línees profundes a la superfície de la peça colada, sempre paral·leles a la direcció d'expulsió. Aquest defecte és un indicador clar d'un problema en la retirada de la peça del motlle. Normalment es deu a un angle de sortida insuficient en el disseny de la peça, a una superfície de cavitat rugosa o malmesa que agafa la peça, o a passadors d'expulsió mal alineats que empenyen la peça de manera desigual.

La comprovació de calor, també coneguda com a fatiga tèrmica, apareix com una xarxa de fissures fines a la superfície del motlle, que després transmet un patró elevat corresponent a les peces colades. Aquest és un problema de desgast a llarg termini causat pels cicles constants i ràpids de calentament i refredament que suporta el motlle. Les peces mal alineades són un altre problema mecànic en què les dues meitats del motlle no estan perfectament alineades, resultant en un esglaó o desplaçament visible al llarg de la línia de parting de la peça. Sovint això es deu a passadors d'alineació gastats o incorrectes al motlle o a la màquina.

Prevenir aquests defectes requereix una atenció especial a la qualitat de l'eina i un manteniment diligent. Per a aplicacions crítiques, col·laborar amb proveïdors especialitzats en components metàl·lics d'alta integritat subratlla la importància de la precisió des de les bases. Les solucions sovint impliquen mesures preventives i accions correctores.

• Soldatge: Per evitar la soldadura, és essencial millorar el refredament de la matriu en les àrees problemàtiques, polir la cavitat de la matriu fins a un acabament suau i verificar que el contingut de ferro de l'aleació estigui dins del rang recomanat (normalment entre 0,8% i 1,1%). L'ús d'un agent de alta qualitat, aplicat correctament, també proporciona una barrera crucial.
• Arrossegada: La solució per a la arrel·lació és analitzar el disseny de la peça i el matís. Això pot implicar augmentar els angles de draft, lliscar les parets de la cavitat i assegurar que el sistema d'ejector estigui equilibrat i funcionant correctament.
• Comprovació de calor: Mentre que el control de calor és inevitable durant una llarga producció, el seu començament es pot retardar precalentant adequadament el matís abans de començar, evitant fluctuacions excessives de temperatura i utilitzant acer d'eines d'alta qualitat.
• Parts no coincidides: Això requereix una inspecció mecànica de la matriu i la màquina. La solució és normalment resoldre problemes de la màquina de fundició a gravetat i reemplaçar qualsevol dowel usat o incorrecte i pins d'alineació per restaurar l'alineació adequada.

Estratègies proactives per a la fosa sense defectes

La resolució efectiva de defectes de la fosa a pression és menys sobre reaccionar a problemes individuals i més sobre construir una estratègia de control de qualitat proactiva. Les causes fonamentals de la majoria dels defectes, ja siguin relacionats amb la temperatura, la pressió, la contaminació o l'usura mecànica, estan interconnectades. Un canvi fet per resoldre un problema, com augmentar la velocitat d'injecció per arreglar un tancament a fred, podria causar inadvertidament un altre, com un flash. Per tant, un enfocament holístic i sistemàtic és essencial per a un èxit constant.

La base d'aquesta estratègia és el control minuciós del procés i el manteniment regular. Això inclou la neteja diligent de les matrius, la manipulació curosa dels materials bruts per evitar la contaminació i la inspecció periòdica tant de la màquina com de l'eina en busca de senyals de desgast. Seguint una seqüència lògica de resolució de problemes que comença amb les variables més simples, els operadors poden solucionar els problemes de manera més eficient i evitar intervencions innecessàries i costoses. En última instància, produir colades de matriu de gran qualitat i sense defectes és el resultat de combinar un disseny de peça robust, eines d'alta qualitat i una comprensió profunda dels paràmetres del procés.

Preguntes freqüents

1. Quins són els defectes de la colada a pressió?

Els defectes habituals de la colada a pressió es poden agrupar en categories. Inclouen problemes de flux i solidificació (marques de flux, unions fredes, fissures, contracció), problemes de gas i pressió (porositat per gas, bombolles, rebarba), problemes de contaminació (inclusions) i defectes causats per la interacció entre la matriu i la màquina (soldadura, arrossegaments, microfissures tèrmiques, peces mal alineades).

2. Com comprovar els defectes de colat?

El mètode principal per comprovar els defectes de colat és una inspecció visual exhaustiva, que pot identificar problemes a nivell superficial com ara esquerdes, rebava, marques de flux i marques de contracció. Per a defectes interns com porositat per gas o contracció, poden ser necessaris mètodes més avançats com la inspecció amb raigs X o proves destructives per avaluar la integritat interna de la peça.

3. Què és el defecte de rebava en el colatge per injecció?

La rebava és un defecte habitual en què una làmina prima i excessiva de metall es forma al cantell d'una peça colada, normalment al llarg de la línia de parting on es troben les dues meitats del motlle. Això succeeix quan el metall fos surt de la cavitat sota alta pressió, sovint a causa d'una força d'atancament insuficient, un motlle desgastat o restes de material a la superfície del motlle.

4. Quins són els set defectes de colat?

Tot i que hi ha molts tipus de defectes en la colada, set dels més comuns són la porositat per gasos, la porositat per contracció, les esquerdes, el rebarbat, els tancaments en fred, les marques de flux i la soldadura. Aquests defectes cobreixen un ampli ventall de causes arrel, des de problemes amb la temperatura del metall i el contingut de gasos fins a qüestions relacionades amb la pressió d'injecció i l'estat del motlle.