Defectos en la fundición a presión de aluminio: Los otros 10 problemas diversos

La fundición a presión es un proceso de fabricación preciso.Sin embargo, no está exento de dificultades. Lograr una pieza perfecta en cada ocasión exige un control riguroso de los materiales, la maquinaria y los parámetros del proceso. Cuando surgen problemas, suelen manifestarse como defectos específicos e identificables.

Los defectos comunes en las piezas fundidas a presión de aleación de aluminio se suelen clasificar en tres grupos principales: defectos superficiales, defectos internos y otros asuntos diversosEste artículo se centra específicamente en 10 de estos defectos «adicionales». Esta guía proporciona un análisis técnico de estos 10 defectos comunes en la fundición a presión, detallando sus fenómenos observables, causas raíz y acciones correctivas recomendadas para ayudar a los ingenieros y equipos de control de calidad a solucionar problemas y mejorar la calidad de la producción.

El Otros asuntos diversos De defectos de fundición a presión

1. Composición química no cumplida

Fenómeno: El análisis espectrométrico o metalográfico revela que la composición elemental o los niveles de impurezas de la aleación están fuera de las especificaciones requeridas.

Causas comunes:

• Materias primas no conformes (lingotes) o chatarra metálica.
• Control de calidad o análisis deficiente de los materiales reciclados.
• Adición o proporción inadecuada de elementos de aleación.
• Métodos de muestreo incorrectos para las pruebas.
• Los procesos de fusión inadecuados (por ejemplo, temperatura incorrecta, combustión excesiva o tiempos de mantenimiento prolongados) alteran la composición de los elementos.
• Contaminación por escoria o herramientas de fusión mal limpiadas.

Análisis y soluciones:

• Implemente una inspección estricta de entrada (por ejemplo, análisis con espectrómetro) para todas las materias primas y devuelva los lotes que no cumplan con las normas.
• Gestionar y analizar rigurosamente todos los materiales de desecho/reciclados antes de su uso.
• Utilice técnicas de muestreo correctas y estandarizadas para el análisis.
• Controlar estrictamente el proceso de fusión, incluyendo la temperatura, y asegurar la eliminación oportuna de la escoria.
• Siga estrictamente los procedimientos operativos para la limpieza y el uso de herramientas de fusión.

2. Propiedades mecánicas no cumplidas

Fenómeno: La pieza fundida final no cumple con los estándares especificados de resistencia, dureza o ductilidad, lo que a menudo se descubre durante el procesamiento o el ensamblaje.

Causas comunes:

• Composición química incorrecta (por ejemplo, los niveles de Si, Cu, Mg, Zn, etc., están fuera de especificación).
• Defectos internos de fundición como porosidad, contracción o inclusiones de escoria.
• Tratamiento térmico o procedimientos de prueba inadecuados.
• Diseño de estructura de piezas poco razonable.
• Procesos de fusión inadecuados que crean óxidos u otros compuestos.

Análisis y soluciones:

• Controlar estrictamente la composición química, procurando alcanzar el valor medio dentro del rango especificado.
• Respete rigurosamente los parámetros del proceso de fusión y fundición a presión para evitar y minimizar los defectos internos.
• Realizar pruebas de capacidad de proceso y de tratamiento térmico según sea necesario.
• Mejore el diseño estructural de la pieza fundida para evitar la concentración de tensiones internas.

3. Intermitente

Fenómeno: Tras el ciclo de inyección, aparece un exceso de material (rebaba) de cierto espesor en la línea de partición del molde, lo que afecta directamente a las dimensiones de la pieza.

Causas comunes:

• La línea de partición del molde está sucia, con rebabas residuales u otros contaminantes.
• Sujeción del molde desigual o insuficientemente ajustada.
• Fuerza de sujeción insuficiente de la máquina de fundición a presión.
• Deformación o desalineación del molde.
• Tensión desigual ejercida por las cuatro barras de sujeción.
• Presión de inyección excesivamente alta.
• Bloques deslizantes desgastados o mal ajustados.

Análisis y soluciones:

• Asegúrese de que la línea de separación del molde esté limpia y libre de residuos.
• Compruebe que el molde esté a escuadra y asegúrese de que la sujeción sea uniforme.
• Recalcule y aplique la fuerza de sujeción correcta en función del área proyectada de la pieza; actualice la máquina si es necesario.
• Asegúrese de que la superficie del molde esté limpia y que las platinas de la máquina estén paralelas.
• Compruebe la tensión de la barra de sujeción y ajústela para lograr uniformidad.
• Reduzca la presión de inyección al nivel efectivo más bajo.
• Reparar o sustituir los bloques deslizantes desgastados y comprobar las holguras.

4. Desviación dimensional

Fenómeno: Las dimensiones, tolerancias geométricas o forma de la pieza terminada no coinciden con los planos o especificaciones de ingeniería.

Causas comunes:

• Diseño de pieza defectuoso que no tiene en cuenta la contracción de la aleación ni la expansión térmica.
• Guía de molde deficiente (por ejemplo, pasadores guía desgastados) o instalación incorrecta.
• Tiempo de mantenimiento de presión incorrecto (demasiado largo o demasiado corto).
• Movimiento o desplazamiento de los núcleos o portaobjetos durante la inyección.
• Desgaste en bloques deslizantes o cuñas sueltas.
• Precalentamiento inadecuado del molde.
• Desalineación de las dos mitades del molde.

Análisis y soluciones:

• Revisar el diseño de la pieza y del molde; utilizar datos reales de contracción para modificar las dimensiones de la cavidad del molde.
• Inspeccionar y verificar los componentes de guía del molde (pasadores, bujes).
• Verifique y respete el tiempo de espera especificado.
• Refuerza los núcleos móviles o añade pilares de soporte.
• Reparar o sustituir las guías y placas de desgaste.
• Asegúrese de que se sigan los procedimientos adecuados de alineación del molde y de precalentamiento.

5. Mala resistencia a la corrosión

Fenómeno: La pieza fundida a presión muestra signos de oxidación o corrosión prematura durante el montaje o el uso.

Causas comunes:

• Composición deficiente de la aleación (por ejemplo, alto contenido de Cu, bajo contenido de Mg o alto contenido de Ni).
• La pieza no recibió el tratamiento de protección superficial requerido.
• La capa protectora superficial (por ejemplo, chapado, recubrimiento) se dañó durante el procesamiento o la manipulación.

Análisis y soluciones:

• Utilice la espectrometría para controlar estrictamente la composición química, manteniéndola dentro del rango estándar, idealmente cerca de la mediana.
• Aplicar un tratamiento superficial adecuado (por ejemplo, granallado, cromado, niquelado) según el entorno de trabajo de la pieza.
• Controle estrictamente la calidad de cualquier capa protectora para evitar que se desprenda, se descascare o presente omisiones.

6. Mala calidad del recubrimiento superficial

Fenómeno: El tratamiento superficial de la pieza (por ejemplo, chapado, pintura) no cumple con los estándares, presentando descamación, textura inadecuada o cobertura incompleta.

Causas comunes:

• Desprendimiento causado por un mal pretratamiento o defectos de fundición subyacentes (por ejemplo, juntas frías, porosidad).
• Color o textura inconsistentes debido a una mala preparación de la superficie (por ejemplo, pulido desigual, marcas de flujo).
• Desprendimiento o descamación de la pintura debido a una mala calidad de la pintura o a una aplicación incorrecta (tiempo, temperatura).

Análisis y soluciones:

• Ajustar el proceso de fundición a presión para eliminar los defectos superficiales subyacentes; controlar estrictamente todos los pasos de pretratamiento (limpieza, pulido).
• Para entornos hostiles, el granallado o el pulido son obligatorios; para entornos menos severos, pueden ser suficientes otros pretratamientos.
• Cambiar o ajustar los materiales de pintura/recubrimiento; ajustar los parámetros del proceso de aplicación.

7. Soldadura (Adhesión al molde)

Fenómeno: La aleación se adhiere a los núcleos del molde, a la cavidad, o la pieza entera se queda pegada dentro del molde, sin poder ser expulsada correctamente.

Causas comunes:

• Mala fabricación del molde, especialmente ángulos de desmoldeo insuficientes (conicidad) en cavidades profundas o en núcleos.
• Tratamiento inadecuado o inexistente de la superficie del molde (por ejemplo, nitruración, oxidación).
• Proporción de mezcla incorrecta del agente desmoldante (por ejemplo, demasiada agua).
• Aplicación insuficiente o desigual del agente desmoldante.
• Problemas de diseño de la pieza o de alimentación que provocan que la pieza se atasque.

Análisis y soluciones:

• Pulir la superficie del molde o reparar las áreas adheridas; modificar el molde para asegurar un ángulo de desmoldeo de al menos 1.5°.
• Aplique un tratamiento superficial adecuado (nitruración, etc.) a la cavidad del molde y a los núcleos.
• Cambie a un agente desmoldante de mayor calidad y asegúrese de mezclar correctamente.
• Asegúrese de que el agente desmoldante se rocíe de manera uniforme y suficiente, especialmente en áreas calientes o propensas a que el material se pegue.
• Ajuste la aplicación del aerosol o agregue/aumente el tamaño de los pasadores eyectores.

8. Desplazamiento del núcleo / Desalineación del orificio

Fenómeno: La posición del núcleo es incorrecta o el núcleo mismo está doblado, lo que provoca una desalineación. Esto puede ocasionar que, tras mecanizar un orificio, se vea la superficie sin mecanizar (superficie de fundición sin refinar) o que se produzcan interferencias durante el montaje.

Causas comunes:

• Errores en la fabricación del molde (posición del núcleo incorrecta).
• Se utilizó una tasa de contracción incorrecta durante el diseño del molde.
• Daños o desgaste en los elementos de localización, o deformación de la pieza.
• Pasadores centrales doblados.
• Errores en el programa de mecanizado.

Análisis y soluciones:

• Mida y ajuste la posición del núcleo en el molde.
• Una vez que el proceso se haya estabilizado, mida las piezas para confirmar la tasa de contracción real.
• Controle estrictamente el proceso de producción para evitar la deformación de las piezas; repare las superficies de contacto.
• Compruebe si hay núcleos doblados y sustituya los que estén doblados.
• Revisar y ajustar el programa de mecanizado.

9. Pasador central roto

Fenómeno: Los núcleos, especialmente los utilizados para formar agujeros pequeños, redondos o de formas complejas, se fracturan o se rompen.

Causas comunes:

• Soldadura severa (adherencia) en el núcleo, lo que provoca altas fuerzas de tracción.
• Márgenes de mala calidad, resistencia insuficiente o tratamiento térmico inadecuado.
• Mala ubicación de la compuerta que provoca que la aleación fundida impacte directamente en el núcleo.
• La pieza se deforma durante la eyección, ejerciendo una tensión angular sobre el núcleo.
• La pieza se adhiere al molde y el núcleo se rompe durante la extracción manual.

Análisis y soluciones:

• Aumentar la cantidad de spray de agente desmoldante y pulir el núcleo; vigilar si hay signos de soldadura.
• Reforzar la inspección de entrada de los núcleos; rehacer los núcleos si es necesario.
• Ajuste la ubicación de la puerta o modifique la estructura de la misma para evitar el impacto directo.
• Utilice pasadores eyectores cortos y uniformes para evitar la deformación de las piezas.
• Controle el proceso para evitar que se pegue.

10. Superficie expuesta tal como se funde después del mecanizado (“piel negra”)

Fenómeno: Tras una operación de mecanizado, la superficie mecanizada no queda completamente "limpia", dejando zonas de la superficie original oscura de fundición.

Causas comunes:

• Un pasador central doblado.
• Referencias/localizadores de herramientas incorrectos o desgastados.
• El molde presenta un margen de mecanizado insuficiente.
• Deformación de la pieza (alabeo) que provoca una ubicación inconsistente durante el mecanizado.
• Acumulación de residuos o aleación en los puntos de referencia del molde, lo que provoca que la pieza tenga dimensiones incorrectas.
• Daños en la pieza (por ejemplo, golpes, abolladuras) durante la manipulación.
• Fallo de la fijación o carga incorrecta de la pieza durante el mecanizado.

Análisis y soluciones:

• Revise y reemplace inmediatamente cualquier núcleo doblado.
• Repara el molde para aumentar el margen de mecanizado.
• Repara el molde para rellenar cualquier punto bajo o corregir los planos de referencia.
• Aumentar el tiempo de sujeción para reducir la deformación de la pieza; corregir cualquier deformación posterior.
• Revise y limpie periódicamente el molde, especialmente las superficies de referencia.
• Asegúrese de que las piezas estén protegidas contra daños durante el transporte y la manipulación.

Conclusión

El éxito de la fundición a presión depende de una comprensión profunda de la interacción entre la ciencia de los materiales, el diseño de moldes y el control del proceso. Al identificar sistemáticamente las causas fundamentales de defectos de fundición a presiónDesde la composición del material hasta la configuración de la máquina, los equipos de producción pueden implementar soluciones específicas, reducir las tasas de desperdicio y garantizar que el producto final cumpla con todos los estándares de calidad y rendimiento.