Tu primera pieza acaba de salir del molde, cubierta de zonas ásperas y arenosas. La superficie se ve fatal; nada que ver con el acabado liso que esperabas. Compruebas la humedad de la arena. Está al 3.2 %, justo dentro del rango normal. Entonces, ¿qué falló?
Verde moldeo en arena Los defectos dañan sus piezas fundidas de nueve maneras diferentes, cada una causada por problemas específicos con la composición de la arena, el manejo del molde o las prácticas de vertido del metal.
La mayoría de los defectos se pueden identificar mediante una inspección visual antes de comenzar cualquier mecanizado. Los defectos superficiales se detectan inmediatamente: textura rugosa, agujeros, grietasO exceso de metal. Los defectos internos requieren pruebas de rayos X o ultrasonidos para detectar cavidades y porosidades ocultas en la pieza fundida.
Los nueve tipos principales de defectos son:
Los defectos de gas ocurren cuando el aire, el vapor o los gases de combustión atrapados no pueden escapar a través de la arena durante el vertido, lo que crea agujeros y cavidades en la pieza fundida.
Los agujeros y los poros son los defectos más comunes en fundición de arena verdeSe encuentran como cavidades redondas u ovaladas: los respiraderos miden 3 mm o más, mientras que los orificios pequeños se mantienen por debajo de 3 mm. Ambos aparecen en la superficie de la pieza fundida o justo debajo de ella.
La penetración del metal ocurre cuando el metal fundido se introduce entre los granos de arena o se fusiona químicamente con la superficie de la arena, creando una textura áspera y arenosa que es extremadamente difícil de limpiar.
Este defecto se manifiesta como una mancha similar al papel de lija. acabado de la superficie Con granos de arena incrustados en el metal. En casos graves, se observa una gruesa capa de arena y metal fundidos que requiere lijado o granallado para eliminarla. La rugosidad se extiende más allá de la textura normal de la fundición; se pueden sentir los granos de arena individuales incrustados en la superficie.
Los defectos de contracción se forman porque el metal se contrae a medida que se enfría de líquido a sólido, y si no se compensa esa pérdida de volumen con metal fundido adicional, se producen cavidades y porosidad.
La mayoría de los metales son menos densos en estado líquido que en estado sólido. El hierro se contrae entre un 3 % y un 4 % en volumen durante la solidificación. El acero se contrae entre un 4 % y un 5 %. El aluminio se contrae entre un 6 % y un 7 %. Ese volumen tiene que provenir de alguna parte.
La contracción se manifiesta en dos formas: cavidades concentradas (grandes huecos) o porosidad distribuida (redes esponjosas de pequeños agujeros).
Cavidades de contracción Aparecen como grandes huecos irregulares, generalmente ubicados en el último punto de solidificación de la pieza fundida. Suelen tener una forma característica de árbol o de V, con dendritas (crecimientos cristalinos) visibles en su interior. La superficie de la cavidad presenta un aspecto rugoso y oxidado debido a que se formó durante la solidificación parcial del metal.
Encontrará cavidades de contracción en puntos calientes: secciones gruesas, uniones entre paredes gruesas y delgadas, y las zonas más alejadas de las compuertas por donde entra el metal. Estos puntos permanecen líquidos durante más tiempo mientras el metal circundante se solidifica.
Porosidad de contracción Se presenta como pequeños agujeros dispersos por una región, en lugar de una gran cavidad. Al ampliar, la porosidad parece una esponja con huecos interconectados entre los granos metálicos. Esto ocurre cuando el metal no se solidifica uniformemente: diferentes áreas se congelan en momentos distintos, atrapando pequeñas bolsas de contracción entre ellas.
Los defectos de expansión de la arena ocurren cuando la arena en el molde se calienta durante el vertido y se expande, creando tensiones de compresión que deforman o agrietan la superficie del molde.
La arena de sílice se expande al calentarse. Al principio, la expansión es pequeña, pero a 573 °C, la arena de cuarzo experimenta una transformación cristalina que provoca una expansión repentina del 1.2 % en volumen. Dado que la arena justo contra la cavidad metálica se calienta mucho más que la arena más alejada, se produce una expansión diferencial: la capa interior caliente intenta expandirse mientras que la capa exterior fría la frena.
Esa tensión de compresión debe ir a alguna parte. La superficie de la arena se deforma, se agrieta o se levanta, y el metal fundido puede fluir hacia esas grietas y defectos.
Estos tres defectos son causados por la expansión de la arena, pero tienen un aspecto diferente y ocurren en situaciones diferentes.
Colas de rata Aparecen como surcos largos, poco profundos e irregulares en superficies planas o ligeramente curvas. Parecen como si alguien hubiera arrastrado un palo sobre arena mojada: una depresión en forma de V o de U que puede tener entre 2 y 5 mm de profundidad y entre 5 y 10 mm de ancho. La superficie interior del surco suele ser más rugosa que la del molde circundante.
Las colas de rata se forman cuando la tensión de compresión en la arena crea una pequeña grieta paralela a la superficie. La grieta se abre ligeramente, el metal fluye hacia adentro y se forma esta ranura característica. Se presentan con mayor frecuencia en placas planas, superficies planas grandes en piezas fundidas y superficies horizontales en el dragado (mitad inferior del molde).
Hebillas Se parecen a las colas de rata, pero son más anchas, menos profundas y más rectas. Imagine una depresión amplia y suave de 10 a 20 mm de ancho y solo 1 a 3 mm de profundidad, que recorre una línea bastante recta a lo largo de la superficie de la colada. Las hebillas aparecen en superficies horizontales grandes y planas donde la arena tiene espacio para moverse.
La diferencia entre una cola de rata y una hebilla es principalmente geométrica. Ambas se deben al mismo mecanismo: la expansión superficial crea tensión de compresión, pero las hebillas se forman cuando la arena se levanta formando una ola más amplia en lugar de agrietarse.
Costras Son el defecto de expansión más grave. Se presentan como áreas rugosas y elevadas en la superficie de la pieza fundida, con una fina capa de metal que cubre una cavidad llena de arena. Al lijar la capa superficial, se descubre una estructura de panal debajo: metal poroso mezclado con partículas de arena.
Las costras se forman cuando la tensión de expansión levanta una sección de la superficie del molde de arena de la arena base, creando un espacio. El metal fluye hacia este espacio. La arena levantada se asienta sobre el metal, se fusiona parcialmente con él y crea la característica apariencia elevada y costrosa.
Encontrará costras en las superficies de la capa superior (molde superior) con más frecuencia que en las superficies de arrastre, ya que la gravedad ayuda a arrastrar la capa de arena hacia abajo en la capa. Las superficies de lance grandes y planas son las más vulnerables.
Los errores de ejecución y los cierres en frío son defectos relacionados con el flujo en los que el metal no se llenó o fusionó correctamente en la cavidad del molde.
Ambos defectos desperdician piezas fundidas por completo: no hay manera de arreglar una pieza fundida incompleta o con una pieza fundida débil. cerrado en frio línea que lo atraviesa. El metal ya se solidificó mal y no se puede volver a fundir.
Errores Se produce cuando el metal fundido deja de fluir antes de llenar completamente la cavidad del molde, dejando una pieza incompleta. Se observan secciones sin llenar, generalmente en los extremos del molde (las zonas más alejadas de la entrada del metal) o en secciones delgadas que se solidifican rápidamente.
La fundición simplemente termina: una superficie normal que se detiene repentinamente, a menudo con un borde redondeado o bulboso donde el metal se congeló al fluir. Las secciones delgadas, como las nervaduras, las aletas y las bridas, son las más propensas a fallas de producción debido a su gran área superficial en relación con el volumen y a su rápida solidificación.
Cierres fríos Esto ocurre cuando dos corrientes de metal se unen en el molde, pero no se fusionan correctamente porque se han enfriado demasiado al momento de unirse. Se observará una línea o costura visible donde se unen las corrientes, a menudo con una pequeña grieta o espacio en la unión.
Los cierres en frío crean puntos débiles en la pieza fundida. El metal a ambos lados de la línea de cierre en frío no se unió completamente a nivel molecular. Bajo tensión, es probable que la pieza fundida se agriete a lo largo de esa línea. Incluso si no se agrieta, el cierre en frío se manifiesta como un defecto estético y un concentrador de tensiones que debilita la pieza.
Ambos defectos se deben a una fluidez insuficiente.—la capacidad del metal de fluir fácilmente a través del molde antes de congelarse.
Los defectos de erosión e inclusión de arena ocurren cuando pedazos del molde se desprenden o se arrastran y quedan incrustados en la superficie de fundición.
Estos defectos se presentan como asperezas, áreas con exceso de metal o partículas de arena fundidas en la superficie de la pieza fundida. La arena puede aparecer en cualquier superficie, pero es más común en la superficie superior, donde la gravedad la arrastra hacia abajo, hacia el metal fundido.
Cortes y lavados Son defectos de erosión donde el metal fluye literalmente excava un canal a través de la superficie del molde de arena. Se observará un exceso de metal en una ranura o patrón de canal, a menudo cerca de las compuertas, donde la velocidad del metal es mayor. La arena erosionada se arrastra río abajo y queda atrapada en el metal en otras partes.
La pieza fundida tiene metal extra en el área erosionada que hay que quitar, además de inclusiones de arena en todos los lugares por donde viajaron las partículas de arena erosionadas antes de quedar atrapadas.
Agujeros de arena Aparecen cuando partículas sueltas de arena caen o se introducen en el molde y se funden en el interior de la pieza fundida. Se detectan al mecanizar la pieza fundida: la herramienta de corte choca repentinamente con un vacío que contiene arena. Este vacío puede tener un tamaño de 3 a 10 mm y estar lleno de granos de arena compactados.
Gotas y lágrimas Ocurre cuando secciones del molde se desprenden y caen sobre el metal. Esto suele ocurrir en la superficie de la tapa o en las paredes verticales del molde, que no tienen la resistencia suficiente para sostenerse. La pieza fundida presenta una zona de metal sobrante con arena incrustada, que corresponde al punto donde se desprendió el trozo de molde.
Causas fundamentales: resistencia insuficiente del molde y velocidad excesiva del metal.
Los defectos en el manejo del molde ocurren cuando se daña el molde de arena durante la extracción del patrón, el ensamblaje del molde o el transporte a la estación de vertido.
Éstos son los defectos más frustrantes porque no tienen nada que ver con las propiedades de la arena ni con la calidad del metal: estás rompiendo moldes perfectamente buenos debido a daños mecánicos.
Gotas y lágrimas Se presentan como trozos irregulares o piezas faltantes en la superficie de la cavidad del molde, generalmente en paredes verticales o en zonas socavadas. Cuando el trozo de arena roto cae en la cavidad del molde, se forma un exceso de metal en esa zona con arena incrustada. Si el trozo roto se desprende completamente del molde, se forma una sección rugosa y de gran tamaño en la pieza fundida.
Patrón pegado Provoca desgarros superficiales cuando el patrón arrastra arena del molde al intentar retirarlo. Verá zonas ásperas, desgarradas o elementos enteros arrancados. El pegado ocurre cuando la resistencia en verde es demasiado baja, cuando no se usó suficiente compuesto de desmoldeo o cuando el patrón no tiene el ángulo de desmoldeo adecuado.
Recuperación elástica Es un defecto menos evidente que se presenta en las máquinas de moldeo automatizadas que utilizan altas presiones de compresión. Al comprimir la arena a una densidad muy alta (dureza superior a 95), esta recupera ligeramente su forma original al liberarse la presión. Esto altera las dimensiones del molde y crea tensiones internas en la arena que provocan grietas y defectos de expansión.
