El cierre en frío es uno de los defectos más comunes en la fundición a presión que puede arruinar las piezas. Se produce cuando dos corrientes de metal fundido se encuentran, pero no se fusionan correctamente, creando una línea o espacio visible en la superficie. Este defecto debilita la pieza y suele provocar su rechazo durante el control de calidad.
La clave es que las paradas en frío son completamente prevenibles con los controles de proceso adecuados. La clave para prevenirlas reside en comprender las causas de estas caídas de temperatura y cómo fluye el metal a través del molde.
La baja temperatura de fusión es la principal causa de defectos de cierre en frío. Cuando el metal fundido entra en la cavidad del molde por debajo de la temperatura óptima, comienza a solidificarse demasiado rápido.
Este enfriamiento prematuro impide la fusión adecuada cuando convergen las corrientes de metal. El metal carece de suficiente energía térmica para mantener la fluidez durante todo el proceso de llenado de la cavidad.
Las matrices frías extraen calor del metal fundido con demasiada rapidez. Esto acelera la solidificación antes de que la cavidad se llene por completo.
La temperatura del molde debe ser lo suficientemente alta para mantener el metal fluido durante la inyección. Un precalentamiento insuficiente o un mantenimiento deficiente de la temperatura entre inyecciones propicia la formación de un cierre frío.
La velocidad es crucial en la fundición a presión. La inyección lenta permite más tiempo para la pérdida de calor durante el llenado de la cavidad.
Los tiempos de llenado prolongados implican que el primer metal que entra en la matriz tiene más tiempo para enfriarse antes de unirse a las corrientes posteriores. Esta diferencia de temperatura impide una fusión adecuada en los puntos de convergencia del flujo.
La baja presión reduce la velocidad del metal a través de las compuertas y los canales. Esto prolonga el tiempo de llenado y aumenta la pérdida de calor.
Una presión adecuada garantiza un llenado rápido de la cavidad antes de que se produzca un enfriamiento significativo. La presión también ayuda a unir las corrientes de metal para una mejor fusión en los puntos de encuentro.
Las geometrías complejas de las piezas generan mayores distancias de recorrido del metal. Cada centímetro adicional de trayectoria de flujo aumenta la posibilidad de pérdida de calor.
Las trayectorias tortuosas con múltiples cambios de dirección ralentizan aún más el flujo de metal. Esto agrava el problema de enfriamiento y aumenta el riesgo de cierre por frío en secciones distantes de la cavidad.
Una mala colocación de las compuertas obliga al metal a recorrer distancias innecesarias. Es necesario colocar varias compuertas para minimizar la longitud del flujo hacia todas las áreas de la cavidad.
El diseño del canal afecta la velocidad del metal y la retención de calor. Los canales de tamaño insuficiente restringen el flujo y aumentan el tiempo de llenado, mientras que los canales de tamaño excesivo permiten una pérdida excesiva de calor.
El aire atrapado impide el flujo de metal entrante. Esta resistencia ralentiza el llenado y puede desviar las corrientes de metal.
Una ventilación insuficiente genera contrapresión que altera los patrones normales de flujo. Las corrientes de metal pueden encontrarse en ángulos o puntos no deseados, impidiendo una fusión adecuada.
Los rebosaderos tienen una doble función: extraer el metal frío y proporcionar ventilación adicional. Un diseño inadecuado de los rebosaderos no logra capturar el metal más frío de los frentes de flujo.
Este metal frío permanece en la fundición, creando defectos de cierre en frío donde convergen los flujos. La colocación del rebosadero debe considerar los patrones de flujo y las zonas de convergencia.
Las diferentes aleaciones presentan características de fluidez variables. Las aleaciones de baja fluidez son más propensas a presentar defectos de cierre en frío.
La química de las aleaciones afecta el rango de temperatura de solidificación y el comportamiento del flujo. El contenido de silicio en las aleaciones de aluminio, por ejemplo, afecta significativamente la fluidez y la susceptibilidad al cierre en frío.
Las películas de óxido sobre las superficies metálicas impiden la fusión adecuada entre las corrientes convergentes. Estas películas actúan como barreras incluso cuando la temperatura del metal es adecuada.
La contaminación proveniente de lubricantes de matriz u otras fuentes crea barreras de fusión similares. La manipulación limpia de la masa fundida y la preparación adecuada de la matriz son esenciales para prevenir estos problemas.
Mantenga la temperatura de fusión en el límite superior del rango recomendado. Esto proporciona la máxima fluidez y capacidad de fusión.
Monitoree y controle continuamente la temperatura de los troqueles. Utilice termopares y sistemas automáticos de control de temperatura para mantener condiciones constantes. Precaliente bien los troqueles antes de comenzar la producción.
Optimice los perfiles de velocidad de inyección para un llenado rápido de la cavidad. Utilice una velocidad inicial alta para llenar rápidamente las secciones delgadas antes de que comience el enfriamiento.
Ajuste el tiempo de intensificación de la presión para asegurar el llenado completo y la compresión del metal. Esto fuerza la convergencia de las corrientes para una mejor fusión.
Coloque las compuertas de forma que se minimicen las distancias de flujo a todas las áreas de la cavidad. Utilice varias compuertas cuando sea necesario para reducir la longitud máxima de flujo.
Dimensione los canales para optimizar la velocidad del flujo sin pérdidas excesivas de calor. Considere sistemas de canales calefactados para aplicaciones exigentes. Diseñe transiciones suaves para mantener la velocidad del metal.
Proporcione una ventilación adecuada en todas las áreas donde pueda quedar aire atrapado. Concéntrese en las zonas de convergencia donde se encuentran los flujos.
Coloque los rebosaderos para capturar el metal frío de los frentes de flujo. Dimensione los rebosaderos lo suficiente para eliminar todo el material potencialmente frío antes de que los flujos converjan en la pieza fundida.
Siempre que sea posible, elija aleaciones con buena fluidez. Un mayor contenido de silicio mejora la fluidez en las aleaciones de aluminio.
Mantenga una composición de aleación consistente mediante un manejo cuidadoso de la masa fundida. Supervise y ajuste la química según sea necesario para garantizar propiedades de flujo óptimas.
Implemente procedimientos rigurosos de limpieza de la fundición. Utilice desgasificación y filtración para eliminar óxidos e inclusiones.
Minimice la turbulencia durante la transferencia de metal para evitar la formación de óxido. Cubra las piezas fundidas siempre que sea posible y utilice técnicas adecuadas de fundente. Limpie las matrices regularmente para evitar la acumulación de contaminación.
