Moldeo en arena Se crean piezas metálicas vertiendo metal fundido en moldes de arena. El proceso es fiable y económico, pero también es propenso a diversos defectos que pueden arruinar una pieza fundida.
Estos defectos se producen cuando algo falla con la arena, el proceso de vertido o el diseño del molde. Como operario o técnico de fundición, se encontrará con porosidades, cavidades de contracción y defectos superficiales. grietasy otros problemas que afectan tanto a la apariencia como a la integridad estructural.
Los defectos gaseosos se forman cuando el aire u otros gases quedan atrapados en el metal fundido durante el vertido y la solidificación. Estos son algunos de los problemas más comunes en las piezas fundidas en arena, y se manifiestan como agujeros, huecos o zonas porosas en la superficie o debajo de ella.
Los poros son cavidades redondeadas u ovaladas que se forman cuando los gases no pueden escapar del molde. Suelen encontrarse en la parte superior de la pieza fundida, donde los gases ascienden naturalmente.
Los microporos son defectos diminutos relacionados con el gas, de unos 2 mm de diámetro. Suelen aparecer en grupos en lugar de individualmente, creando una textura superficial rugosa y porosa.
porosidad de gas Se refiere a pequeñas cavidades distribuidas por todo el interior de la pieza fundida. A diferencia de los poros y las microporosidades, que son visibles, la porosidad suele permanecer oculta hasta que se mecaniza o secciona la pieza.
Durante la solidificación, los gases quedan atrapados porque se disuelven en el metal líquido, pero no pueden permanecer disueltos en el metal sólido. A medida que la pieza fundida se enfría y se solidifica, estos gases deben liberarse.
Defectos de contracción Se producen cuando el metal fundido se contrae al solidificarse, pero no recibe suficiente metal líquido adicional para llenar el hueco resultante. Estos defectos comprometen seriamente la resistencia de la pieza fundida y se encuentran entre los problemas de calidad más graves que se pueden encontrar.
Los puntos calientes son zonas de la pieza fundida que tardan más en solidificarse porque retienen el calor durante más tiempo que las zonas circundantes. Suelen aparecer donde la pieza tiene secciones más gruesas o donde se unen varias secciones.
Las cavidades de contracción son huecos que se forman en los puntos calientes cuando el metal en solidificación no recibe suficiente metal líquido. Estos defectos debilitan gravemente la pieza fundida y a menudo requieren su desecho.
Te encontrarás con dos tipos de defectos por contracción:
Contracción abierta Aparece como una depresión o cráter en la superficie de la pieza fundida, generalmente en la parte superior, donde la mazarota alimenta la pieza. Este tipo de defecto se puede observar inmediatamente después de extraer la pieza del molde.
Contracción cerrada Se forman como cavidades internas que no llegan a la superficie. Estas son más peligrosas porque se ocultan dentro de la pieza fundida y solo se manifiestan durante el mecanizado o, peor aún, cuando la pieza falla en servicio.
Los defectos superficiales se manifiestan como irregularidades en la cara exterior de la pieza fundida. Estos problemas afectan tanto al aspecto como a la precisión dimensional, y a menudo requieren un rectificado exhaustivo o incluso el desecho total de la pieza.
Las colas de rata aparecen como líneas irregulares o grietas en la superficie de la pieza fundida, con aspecto de surcos finos y ondulados. Cuando estos defectos se agravan, se denominan ondulaciones, que son esencialmente colas de rata grandes y pronunciadas.
Su aspecto es característico. Se observan una o más ranuras irregulares a lo largo de la superficie exterior, generalmente en las secciones planas de la pieza fundida. Estas líneas siguen un patrón algo aleatorio, pero suelen ir en la dirección de la expansión de la arena.
La penetración del metal se produce cuando el metal líquido se filtra en los huecos de la arena de moldeo, creando una superficie rugosa e irregular. acabado de la superficie en su pieza fundida. Puede identificar este defecto por la rugosidad visible y la textura granulosa en la superficie de la pieza fundida.
Su aspecto es inconfundible. En lugar de una superficie lisa, se observan lo que parecen granos de arena fusionados con el metal. La penetración crea una textura irregular y rugosa, áspera al tacto.
Las costras son capas metálicas irregulares que aparecen en la superficie de la pieza fundida, generalmente de solo unos milímetros de espesor. Son similares a las colas de rata y suelen aparecer juntas en la misma pieza fundida.
La relación con las colas de rata es directa. Al retirar una costra de la superficie de la pieza fundida, normalmente se encuentra una cola de rata debajo. Ambos defectos se deben a la expansión de la arena y a la falla por compresión, pero las costras representan un caso más grave donde una parte de la superficie del molde se levanta y el metal fluye por debajo.
Los defectos de llenado incompleto se producen cuando el metal fundido no llena completamente la cavidad del molde o cuando dos chorros de metal no se fusionan correctamente. Estos defectos dan como resultado piezas a las que les faltan secciones o que presentan puntos débiles donde el metal no se fusionó.
Un defecto de colada se produce cuando el metal líquido no llena completamente la cavidad del molde, dejando una parte sin llenar en la pieza fundida. Este defecto se reconoce inmediatamente porque simplemente falta una parte de la pieza.
El relleno incompleto presenta varias características:
Las juntas frías se producen cuando dos frentes de metal líquido se encuentran en la cavidad del molde pero no se fusionan correctamente, dejando una discontinuidad o punto débil en la pieza fundida. Este defecto crea una grave debilidad estructural.
El fallo en la fusión se produce porque los chorros de metal ya han comenzado a solidificarse. Cuando el metal líquido fluye alrededor de un núcleo u obstáculo, se divide en dos o más chorros. Estos chorros deberían fusionarse sin problemas al otro lado, pero si se han enfriado demasiado, simplemente se presionan entre sí sin llegar a fundirse.
La identificación visual es relativamente sencilla. Se observa una línea o grieta visible en el punto donde se unieron los dos chorros. La línea aparece como una fina y irregular costura que recorre la superficie de la pieza fundida. A veces parece una grieta y, en otros casos, se presenta como una línea tenue con una textura ligeramente diferente.
Los defectos de inclusión se producen cuando materiales no metálicos quedan atrapados en la pieza fundida. Estos materiales extraños crean puntos débiles, reducen las propiedades mecánicas y pueden provocar fallos durante su vida útil.
Las inclusiones de escoria son materiales no metálicos que crean cavidades o acumulaciones alargadas en la pieza fundida. Son muy irregulares y porosas, y suelen encontrarse en las partes superiores de las piezas, donde flotan hacia la superficie.
Durante la fusión y el vertido se produce la oclusión de material no metálico. La escoria se forma cuando los elementos del metal fundido con alta afinidad por el oxígeno reaccionan con el oxígeno del aire, creando compuestos de óxido que flotan en la superficie del metal fundido. En la fundición de acero, esta reacción es particularmente pronunciada.
Las inclusiones de arena se producen cuando partículas de arena del molde quedan incrustadas en el material de fundición. Este defecto se encuentra en prácticamente todas las piezas fundidas en arena en mayor o menor medida, pero un exceso de inclusiones de arena arruina la pieza.
Durante el vertido, las partículas de arena se incrustan cuando la arena suelta de la pared del molde es arrastrada por el flujo de metal o cae dentro de la cavidad. Estas partículas quedan atrapadas a medida que el metal se solidifica a su alrededor.
Múltiples factores contribuyen a los defectos en la fundición en arena, a menudo actuando conjuntamente para crear problemas.
| Tipo de defecto | Causas primarias | Factores contribuyentes |
|---|---|---|
| espiráculos | Humedad excesiva (>4%), baja permeabilidad de la arena | Ventilación insuficiente, moldes sobrecargados, granos de arena finos |
| Agujeros | Alto contenido de humedad, absorción de hidrógeno | Cucharones húmedos, desgasificación inadecuada, secado deficiente de la arena |
| Porosidad de gases | Gases atrapados durante la solidificación | Arena de baja permeabilidad, vertido turbulento, reacciones químicas |
| Cavidades de contracción | Sistema de alimentación inadecuado, puntos calientes | Variaciones en el espesor de la pared, módulo de la mazarota <1.2x de la colada, mala colocación de la mazarota |
| colas de rata | Malas propiedades de expansión de la arena, calor excesivo | Apisonamiento excesivo, grandes secciones planas, resistencia en caliente insuficiente. |
| Penetración de metales | Granos de arena gruesa, alta temperatura de vertido | Sin lavado de moho, baja resistencia de la arena, permeabilidad excesiva |
| Costras | Expansión y compresión de la arena | Igual que las colas de rata, un lifting facial severo por moho |
| Errores | Baja temperatura de vertido, escasa fluidez | Compuertas pequeñas, velocidad de vertido lenta, secciones de fundición delgadas |
| Cierres fríos | Baja temperatura del metal, los chorros no se fusionan | Diseño deficiente del sistema de compuertas, vertido lento, fluidez inadecuada |
| Inclusiones de escoria | Eliminación incompleta de escoria, técnica de vertido | Contacto con el aire, vertido turbulento, sin trampa de escoria |
| Inclusiones de arena | Erosión por moho, partículas de arena sueltas | Compactación desigual, flujo turbulento, núcleos débiles, mala mezcla |
