TL;DR

La solución de defectos en la fundición a presión implica identificar imperfecciones como porosidad, grietas, marcas de flujo y rebabas, que se originan por problemas en el diseño del molde, los parámetros del proceso o la calidad del material. La base para resolver estos problemas radica en un enfoque sistemático para optimizar variables como la velocidad de inyección, las temperaturas del material y del molde, y garantizar la integridad del troquel mismo. Comprender claramente las causas fundamentales es el primer paso para producir piezas de alta calidad y libres de defectos.

Comprensión de las causas fundamentales de los defectos en la fundición a presión

La resolución eficaz de defectos en la fundición por inyección comienza con una comprensión sólida de sus orígenes. La mayoría de las imperfecciones pueden rastrearse hasta una de tres categorías principales: problemas en el molde o matriz, inconsistencias en los parámetros del proceso o problemas de calidad del material. Estos factores suelen estar interrelacionados, de modo que un problema en un área puede agravar un defecto en otra. Un diagnóstico metódico es clave para implementar la solución adecuada y prevenir recurrencias.

Los problemas de troqueles y moldes son una fuente importante de defectos. Un molde mal diseñado con ventilación inadecuada puede atrapar gases, lo que provoca porosidad. De manera similar, el desgaste del molde, como la erosión o el desalineamiento de sus dos mitades, puede causar rebabas o piezas no coincidentes. La gestión térmica del troquel también es fundamental; un troquel demasiado frío puede provocar marcas de flujo o cierres en frío, mientras que el sobrecalentamiento localizado puede llevar al soldado, donde la aleación fundida se fusiona con la superficie del troquel. La prevención de estos problemas comienza en la fase de diseño. Es fundamental asociarse con un fabricante experimentado que utilice simulaciones avanzadas de CAE y mantenga altos estándares de utillaje, como Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , para crear moldes robustos que minimicen desde el principio el potencial de defectos.

Los parámetros del proceso—los ajustes específicos de la máquina de fundición a presión—deben controlarse con precisión. Variables como la velocidad de inyección, la presión y las tasas de enfriamiento tienen un impacto directo en la calidad de la pieza final. Por ejemplo, una velocidad de inyección excesivamente alta puede generar turbulencia en el flujo del metal fundido, atrapando aire y provocando porosidad por gas. Por el contrario, una presión insuficiente puede provocar un rellenado incompleto del molde, conocido como rellenado parcial. La temporización del ciclo, incluyendo las fases de solidificación y enfriamiento, debe optimizarse para prevenir defectos como grietas o deformaciones causadas por tensiones internas.

Finalmente, la calidad de la materia prima es fundamental. La aleación de metal fundido debe estar limpia, a la temperatura correcta y correctamente desgasificada. Las impurezas o inclusiones en la aleación, como óxidos o escoria, pueden crear puntos débiles dentro de la pieza fundida, lo que lleva a fallas estructurales. La composición química misma es vital; por ejemplo, un bajo contenido de hierro en una aleación de aluminio puede aumentar el riesgo de soldadura. Mantener un estricto control sobre la pureza de la aleación y la temperatura garantiza que el material se comporte de manera predecible durante el proceso de fundición.

Solución de problemas comunes de defectos superficiales

Los defectos superficiales suelen ser las fallas más evidentes en una pieza fundida por inyección, ya que afectan tanto su apariencia como, en algunos casos, su funcionalidad. Los problemas comunes incluyen porosidad por gas, ampollas, marcas de flujo y grietas. Cada uno tiene causas distintas y requiere un enfoque específico de solución para corregirlo. Comprender estas señales visuales es el primer paso para diagnosticar el problema subyacente del proceso.

Porosidad por gas y ampollas son defectos estrechamente relacionados causados por gas atrapado dentro del metal. La porosidad por gas aparece como pequeños huecos, a menudo redondos, en la superficie o justo debajo de ella. Las ampollas son burbujas elevadas en la superficie, formadas cuando el gas atrapado se expande y deforma la capa exterior delgada de la pieza fundida, especialmente durante el tratamiento térmico o la expulsión del molde. La causa principal es el atrapamiento de aire durante el llenado turbulento del molde o el gas liberado por el agente desmoldante.

1. Verificar la calidad del material: Asegúrese de que la aleación esté limpia, seca y debidamente desgasificada antes de usarla.
2. Optimizar los parámetros de inyección: Reducir la velocidad de inyección para crear un flujo más laminar y minimizar la turbulencia.
3. Mejorar la ventilación: Compruebe que las aberturas de los moldes y los canales de desbordamiento estén limpios y de tamaño adecuado para permitir que el aire escape de la cavidad. El uso de un sistema de moldeo al vacío es una solución muy eficaz.
4. Los lubricantes de control: Utilice un agente de alta calidad para liberar el moho y aplíquelo con moderación para evitar que se genere exceso de gas.

Marcas y grietas de flujo están relacionados con la gestión térmica y el estrés. Las marcas de flujo (o cierres en frío) son rayas, líneas o patrones en la superficie que trazan el camino del metal que se solidifica. Se producen cuando el metal fundido se enfría demasiado rápido al entrar en contacto con la superficie del molde, evitando que los flujos separados se fusionen por completo. Las grietas son fracturas que pueden ser causadas por el esfuerzo térmico de un enfriamiento rápido o desigual, o por el esfuerzo mecánico durante la eyección.

1. Ajuste de las temperaturas: Aumente la temperatura del molde y del metal fundido para mejorar la fluidez y evitar la solidificación prematura.
2. Optimice el sistema de alimentación: Rediseñe la posición y el tamaño del canal de inyección para asegurar que el molde se llene rápidamente y de forma uniforme, minimizando la distancia que debe recorrer el metal.
3. Mejore la gestión térmica: Asegúrese de que el sistema de enfriamiento del molde funcione correctamente para evitar gradientes térmicos irregulares que generen tensiones.
4. Revise la geometría de la pieza: Minimice los cambios bruscos en el espesor de las paredes y agregue redondeos generosos para reducir los puntos de concentración de tensiones donde con frecuencia se originan las grietas.

Solución de defectos internos y estructurales

Si bien los defectos superficiales son problemáticos desde el punto de vista visual, los defectos internos pueden comprometer la integridad estructural de un componente, lo que puede provocar fallos catastróficos en servicio. Los principales defectos internos incluyen porosidad por contracción e inclusiones, mientras que otro defecto importante, la soldadura (soldering), afecta a la superficie. Estos defectos suelen estar ocultos y requieren un control cuidadoso del proceso y una adecuada gestión de los materiales para prevenirlos.

Porosidad por Contracción aparece como vacíos o cavidades irregulares y angulares dentro de la pieza fundida, típicamente en secciones más gruesas. Ocurre cuando el metal fundido se contrae durante la solidificación, y no hay suficiente metal líquido para llenar el vacío dejado atrás. Esto suele ser resultado de un diseño deficiente de la pieza, como espesores de pared no uniformes, o una alimentación inadecuada del sistema de colada. Para prevenir la porosidad por contracción, es esencial diseñar piezas con secciones uniformes siempre que sea posible. Para obtener más información sobre la prevención de defectos, Dynacast ofrece una guía detallada sobre el tema. La gestión térmica adecuada y compuertas y mazarotas de tamaño apropiado también son fundamentales para garantizar una alimentación correcta durante la solidificación.

Soldadura es un defecto en el que la aleación fundida se suelda químicamente a la superficie del molde. Esto daña tanto la pieza al ser expulsada como el propio molde, lo que provoca tiempos de inactividad y reparaciones costosos. La soldadura suele aparecer como una zona o línea rugosa en la pieza fundida. Generalmente es causada por temperaturas localizadas elevadas, erosión de la superficie del molde o composición inadecuada de la aleación, particularmente bajos niveles de hierro en las aleaciones de aluminio. Las medidas preventivas incluyen:

• Asegurar un enfriamiento adecuado del molde para evitar puntos calientes.
• Controlar la composición química de la aleación, especialmente mantener el contenido de hierro entre 0,8 % y 1,1 % para ciertas aleaciones.
• Utilizar un agente desmoldante de alta calidad para crear una barrera protectora.
• Pulir la cavidad del molde para eliminar cualquier rugosidad que pudiera actuar como punto de anclaje para la soldadura.

INCLUSIONES son partículas extrañas atrapadas dentro de la matriz metálica. Estas pueden ser metálicas (por ejemplo, escoria) o no metálicas (por ejemplo, arena del molde, óxidos o fragmentos de material refractario). Las inclusiones crean puntos de concentración de tensiones que debilitan significativamente la pieza y pueden iniciar grietas bajo carga. Las principales fuentes son aleaciones impuras, limpieza inadecuada del metal fundido o residuos en la cavidad del molde. Según una lista exhaustiva realizada por Dolin Casting , la limpieza rigurosa es fundamental. Esto incluye el uso de lingotes limpios, eliminar completamente la escoria del baño fundido, limpiar las cucharas y herramientas, y asegurarse de que la cavidad del molde esté libre de residuos antes de cada inyección.

Corrección de Defectos Dimensionales y Geométricos

Los defectos dimensionales y geométricos están relacionados con la forma final y la precisión de la pieza fundida, afectando directamente su capacidad para encajar y funcionar en un ensamblaje. Los problemas comunes en esta categoría incluyen rebabas, deformaciones y desalineaciones. Estos defectos suelen indicar problemas con la máquina de fundición a presión, el molde mismo o tensiones térmicas durante el enfriamiento. Corregirlos es esencial para mantener la eficiencia de producción y reducir los costos de postprocesamiento.

Flash es una fina lámina de metal no deseada que se forma en la línea de separación de una pieza fundida o alrededor de los pasadores de expulsión. Ocurre cuando el metal fundido escapa de la cavidad del molde bajo alta presión. Las causas más comunes son una fuerza de cierre insuficiente de la máquina, superficies desgastadas o dañadas en la línea de separación del molde, o una presión de inyección excesiva. Una explicación detallada de Rapid Axis destaca que el desgaste del molde es un factor importante. La resolución de este problema requiere una verificación sistemática:

• Verifique la fuerza de cierre: Asegúrese de que la tonelada métrica de la máquina sea suficiente para mantener firmemente cerradas las dos mitades del molde contra la presión de inyección.
• Inspeccione el molde: Verifique la línea de división en busca de residuos, desgaste o daños. El mantenimiento regular del molde es crucial.
• Optimice los parámetros del proceso: Reduzca la velocidad o presión de inyección a un nivel que complete la pieza sin forzar al metal a salir de la cavidad.

Deformación o deformación ocurre cuando una pieza fundida se deforma de su forma prevista durante o después de la solidificación. Esto se debe típicamente a un enfriamiento desigual, lo que crea tensiones internas que tiran y retuercen la pieza. Las secciones de pared delgada se enfrían y encogen más rápido que las secciones gruesas, lo que provoca esta tensión. Otras causas incluyen una expulsión inadecuada que mecánicamente dobla la pieza aún caliente. Para solucionar la deformación, concéntrese en lograr un enfriamiento uniforme ajustando los canales de enfriamiento del molde y asegurándose de que el diseño de la pieza minimice las grandes variaciones en el espesor de la pared. Ajustar la colocación de los pasadores de expulsión para lograr una fuerza equilibrada también puede prevenir la deformación.

Desajuste es un defecto en el que las dos mitades de la pieza fundida no se alinean correctamente, lo que resulta en un escalón o desplazamiento a lo largo de la línea de partición. Esto casi siempre es un problema mecánico relacionado con el molde o la máquina. Pasadores de alineación desgastados o rotos en el molde, componentes sueltos en la máquina de fundición a presión o una configuración inadecuada del molde pueden provocar este desalineamiento. La solución implica una inspección y mantenimiento exhaustivos tanto del molde como de la máquina para garantizar una alineación precisa y repetible entre las dos mitades del molde en cada ciclo.

Preguntas frecuentes sobre defectos en fundición a presión

1. ¿Cuáles son los defectos más comunes en la fundición a presión?

Los defectos más comunes en la fundición a presión se pueden agrupar en tres categorías. Los defectos superficiales incluyen porosidad, ampollas, marcas de flujo y grietas. Los defectos internos o estructurales incluyen porosidad por contracción e inclusiones. Los defectos dimensionales incluyen rebabas, deformaciones (warping) y desalineamiento. Cada tipo tiene causas distintas relacionadas con el proceso, el material o el diseño del molde.

2. ¿Cómo se identifican típicamente los defectos de fundición?

Muchos defectos, como rebabas, marcas de flujo, grietas y deformaciones, pueden identificarse mediante una inspección visual cuidadosa. Para defectos internos como porosidad o inclusiones, se requieren métodos de ensayo no destructivos. Estos pueden incluir la inspección con rayos X para ver el interior de la pieza o pruebas ultrasónicas para detectar fallas ocultas.

3. ¿Cuál es la clave para prevenir los defectos de fundición?

La clave para la prevención es un enfoque integral centrado en tres áreas. La primera es un diseño robusto del molde, asegurando una alimentación, ventilación y gestión térmica adecuadas. La segunda es un estricto control del proceso, que implica optimizar la velocidad de inyección, la presión y las temperaturas. La tercera es una gestión de materiales de alta calidad, utilizando aleaciones limpias y correctamente tratadas, y manteniendo un entorno de producción limpio.

4. ¿Cuáles son las categorías principales de fallas relacionadas con las fundiciones?

Los fallos relacionados con fundiciones suelen ser causados por defectos que comprometen la integridad de la pieza. Estos pueden clasificarse como imperfecciones superficiales que afectan los recubrimientos o la estética, fallas estructurales como porosidad y grietas que reducen la resistencia mecánica y pueden provocar fracturas, e inexactitudes dimensionales como torsión o desalineación que impiden un ensamblaje y funcionamiento adecuados.