Principais Causas do Inchamento na Fundición a Presión Explicadas

RESUMO

A formación de ampollas na fundición a presión é un defecto superficial caracterizado por burbullas levantadas causadas pola expansión do gas atrapado xusto debaixo da pel do metal. A causa principal é o gas ou o aire atrapado como resultado do fluxo turbulento de metal e a ventilación de moho inadecuada. Outros factores críticos inclúen temperaturas excesivas de metal fundido ou matriz, aplicación inadecuada de lubricantes de matriz e contaminantes ou imperfeccións físicas dentro da propia aleación de aluminio.

O papel do gas e da aire no proceso de formación de ampollas

A causa máis fundamental de ampollas na fundición a presión é a captura de gas dentro da cavidade do molde durante a inxección de metal. As ampollas son esencialmente unha forma específica de porosidade de gas, onde o gas atrapado está situado xusto debaixo da superficie da fundición. A medida que o metal fundido se solidifica, este gas atrapado está baixo unha presión inmensa. Cando a peza é expulsada da matriz, o soporte externo é eliminado, e a pel metálica aínda suave pode ser empurrada cara fóra polo gas en expansión, formando unha ampolla distinta.

Este gas pode ter varias fontes. O máis común é o aire que xa está presente na cavidade do molde e no sistema de corredores antes do disparo. Se o metal fundido se inxecta demasiado rápido ou se a ruta de fluxo non está optimizada, crea turbulencias. Este fluxo turbulento e caótico pólvese sobre si mesmo, atrapando bolsas de aire que non poden escapar antes de que o metal se solidifique. Como se detalla nunha análise técnica de CEX Casting , un deseño deficiente do portal e canal de alimentación é unha causa frecuente, ao non proporcionar un fluxo suave e laminar de metal dentro da matriz.

A ventilación inadecuada é outro factor crítico. Os respiradoiros son canais pequenos deseñados para permitir que o aire da cavidade escape mentres o metal fundido a enche. Se estes respiradoiros están bloqueados, son demasiado pequenos ou están mal colocados, o aire non ten onde ir e queda atrapado no interior do molde. O resultado é porosidade e, se está preto da superficie, ampollas. A optimización do sistema de ventilación é un paso crucial para previr este tipo de defecto.

Para mitigar o atrapamento de gas e aire, deben aplicarse varias boas prácticas:

• Optimizar o deseño do portal e canal de alimentación: Utilice software de simulación de fluxo de molde para deseñar un sistema que promova un enchemento suave e sen turbulencias da cavidade da matriz.
• Asegurar unha ventilación axeitada: Deseñe e mantenha respiradoiros e portais de desbordamento limpos e eficaces para permitir a evacuación completa do aire.
• Controlar a velocidade de inxección: Axusta o perfil do disparo, especialmente a fase inicial de disparo lento, para expulsar suavemente o aire da cavidade antes de que comece o enchemento a alta velocidade.
• Utiliza axuda ao baleiro: Para compoñentes críticos, a implementación dun proceso de fundición por inxección ao baleiro pode eliminar activamente o aire da cavidade antes da inxección, eliminando case por completo o risco de defectos por gas atrapado.

Parámetros do Proceso: Como as Temperaturas e os Lubricantes Causan Bólas

Alén do atrapamento físico do aire, os parámetros operativos do proceso desempeñan un papel importante na creación das condicións para a formación de bólas. O control da temperatura e a aplicación de lubricantes son dúas das áreas máis críticas a xestionar. Unhas temperaturas excesivamente altas, xa sexa no metal fundido ou na propia matriz, poden agravar os problemas relacionados co gas. Segundo unha vista xeral de Sunrise Metal , as altas temperaturas poden aumentar a presión de vapor dentro da aleación fundida e facer que os lubricantes da matriz se degraden, liberando gas que queda atrapado.

Os lubricantes para moldes, ou axentes de liberación, son necesarios para evitar que a peza adherida ao molde, pero o seu uso incorrecto é unha causa importante de porosidade por gas e bubas. Cando se aplica demasiado lubricante ou se fai dun xeito irregular, o líquido en exceso pode acumularse no molde. Ao entrar en contacto co metal fundido quente, este lubricante en exceso vaporízase instantaneamente, creando un gran volume de gas que non ten tempo de escapar polas válvulas de ventilación. Como se indica nun informe de The Hill & Griffith Company , o lubricante do émbolo é a miúdo a maior causa individual, especialmente cando se usa lubricante adicional para compensar unha punta de émbolo desgastada.

A humidade é outro factor clave. Calquera humidade residual no molde, procedente de liñas de auga con fugas, pulverizadores con goteo ou incluso do propio axente de liberación, convértese en vapor ao inxectarse o metal. Este vapor compórtase como calquera outro gas atrapado, creando presión baixo a superficie da peza que pode orixinar bubas. Por tanto, manter un entorno seco no molde é fundamental.

Para evitar ampollas causadas por parámetros do proceso, os operarios deben seguir as seguintes accións correctivas:

1. Manter un Control Estrito da Temperatura: Asegurarse de que tanto a aleación fundida como o molde se manteñan dentro das súas gamas de temperatura especificadas para previr o sobrecalentamento e a formación excesiva de gases.
2. Aplicar o Lubricante Moderadamente e de Maneira Uniforme: Utilizar sistemas automáticos de pulverización para aplicar un recubrimento mínimo e consistente dun axente desmoldante de alta calidade e baixo residuo.
3. Permitir Tempo de Evaporación: Asegurarse de que haxa unha demora suficiente despois da pulverización para que auga ou disolventes presentes no lubricante poidan evaporarse completamente antes de pechar o molde.
4. Realizar Mantemento Regular: Revisar rutineiramente a existencia de fugas en tubos de auga ou hidráulicos e asegurarse de que as boquillas de pulverización non estean pingando.

Defectos de Material e Físicos como Causas Raíz

A categoría final de causas refírese á integridade do material de fundición e á presenza de descontinuidades físicas no fluxo do metal. As bubas poden orixinarase de contaminantes presentes na propia aleación. Por exemplo, elementos con puntos de ebulición baixos, como o chumbo ou o cadmio, poden vaporizarse durante o proceso de fundición ou o tratamento térmico subseguinte, creando presión interna de gas. De xeito semellante, as aleacións de aluminio poden absorber hidróxeno durante a fusión, o cal tentará escapar durante a solidificación, provocando porosidade e bubas.

Os defectos físicos introducidos durante o proceso de enchaemento tamén son moi perniciosos. Investigación publicada en Engineering Failure Analysis destaca que as lamas frías—pezas de metal semisolidificadas que se desprenden das paredes do manguito de inxección—son a causa principal de ampollas grandes, especialmente en áreas próximas ao sistema de alimentación. Estas lamas crean discontinuidades na microestrutura da peza fundida. O gas presente nestes baleiros expándese durante o tratamento térmico, formando ampollas superficiais significativas. Outros defectos semellantes inclúen gotas frías, chanzos fríos e películas de óxido, todos os cales interrumpen a homoxeneidade do metal e actúan como puntos de inicio para a formación de ampollas.

Previr estes defectos relacionados co material require un control rigoroso de todo o proceso, desde a manipulación das materias primas ata a produción final. É esencial colaborar cun fornecedor que demostré un forte compromiso co control de calidade. Por exemplo, os fabricantes de pezas automotrices de alto rendemento adoitan confiar en procesos certificados como IATF16949 e no control interno de calidade para garantir a integridade do material dende o inicio ata o final, unha práctica fundamental para previr tales defectos.

Para comprender mellor estas causas distintas, a seguinte táboa compara as boubas orixinas da porosidade do gas fronte ás derivadas de defectos físicos ou químicos:

As solucións inclúen prequentar e secar completamente as materias primas, usar aliñas de alta pureza e implementar tratamentos efectivos de desgasificación con nitróxeno ou argón para eliminar o hidróxeno disolto antes da fundición.

Preguntas frecuentes sobre ampollas na fundición por inxección

1. Cal é a causa principal das ampollas na fundición por inxección?

A causa principal das ampollas é o gas atrapado, case sempre aire da cavidade do molde, que queda atrapado debido ao fluxo turbulento do metal fundido e á ventilación insuficiente. Este gas, situado xusto baixo a superficie da peza fundida, expándese e empuxa o exterior do metal blando cara fóra, formando unha bolla.

2. Pode o tratamento térmico provocar a aparición de boliñas nunha peza fundida por inxección?

Sí, o tratamento térmico é un desencadeante común da formación de boliñas. Unha peza pode parecer perfecta no seu estado directamente fundido, pero se hai gas atrapado ou unha discontinuidade física baixo a superficie, as altas temperaturas do tratamento térmico farán que o gas se expanda considerablemente, revelando o defecto como unha boliña superficial.

3. Como se diferencia unha boliña da porosidade xeral?

As boliñas son un defecto ao nivel da superficie ou preto desta, que aparecen como abulamentos elevados na pel da fundición. A porosidade xeral, por outro lado, refírese a baleiros que poden estar situados en calquera parte dentro da fundición, incluído no interior profundo da peza. Aínda que ambos están causados por gas atrapado, as boliñas son especificamente os poros suficientemente próximos á superficie como para deformala.