Defectos y discontinuidades comunes de fundición

Profundice en los defectos de superficie, inclusión, moldeo, vertido y enfriamiento

La fundición de metales en fundiciones es un proceso complejo. Existen métodos de prueba para ayudar a inspeccionar las piezas fundidas para garantizar la calidad. Estos métodos de inspección ayudan a identificar posibles defectos de fundición. Al igual que otros procesos de fabricación, la fundición es vulnerable a varios tipos de defectos, ya sea fundición en arena o fundición a la cera perdida. Los defectos en la fundición representan anormalidades no deseadas en el proceso de fabricación de metales fundidos. Los diferentes tipos de defectos incluyen defectos de superficie, defectos de inclusión, defectos de moldeo y vertido, y defectos de enfriamiento.

Defectos superficiales
Los defectos de fundición de la superficie son visibles para un inspector. Estos incluyen superficies muy rugosas o irregulares; “venas” o “colas de rata” causadas por el agrietamiento del molde a altas temperaturas; “piel de elefante”, que se arruga debido al enfriamiento rápido; arena quemada; y defectos de decapado. Los defectos de decapado son escamas de metal en la superficie causadas por el gas atrapado en el molde.
Defectos de inclusión
Inclusión de escorias
La inclusión de escoria es un defecto en el que los materiales no metálicos crean bolsillos o arrastres en forma de cinta en la fundición. La escoria es una parte importante del proceso de fusión en el horno, necesaria para fundiciones de buena calidad, ya que los procesos químicos en escorias a base de sílice y calcio cambian la viscosidad del metal. Sin embargo, durante el vertido, el trabajador de la fundición debe mantener la escoria fuera del molde. Justo antes de verter, la escoria a menudo se desnata, pero no toda la escoria se captura en esta etapa. También es necesario formar el bebedero o las compuertas del molde para capturarlo. Las fallas en cualquier paso de este proceso pueden permitir que la escoria contamine el metal. Además, la oxidación del metal puede ser un problema para los metales que han permanecido a altas temperaturas durante mucho tiempo; Se puede formar escoria dentro del molde. Los óxidos no son la única escoria: los carburos, sulfuros o nitruros también pueden tener la culpa.
Inclusión de arena
La inclusión de arena es muy común. Se espera en pequeñas cantidades a profundidades superficiales para todas las fundiciones en arena. Sin embargo, demasiada inclusión de arena puede arruinar el proceso. En este defecto, la arena del molde queda atrapada en el metal.
Si hay mucha inclusión de arena en la superficie, podría indicar la necesidad de un lavado de molde o un sistema de moldeo diferente. En la arena de fundición que se ha horneado para darle estabilidad, tal vez el molde pasó demasiado tiempo en el horno y se volvió frágil. Quizás una mejor opción sería el moldeo sin horneado o una fundición de inversión. Este defecto también puede sugerir que no había suficiente aglutinante, o no el tipo correcto de aglutinante, para crear una cáscara fuerte. Otra posibilidad es que la arena no estuviera lo suficientemente compactada.

Defectos de moldeo y vertido
Defectos de vertido insuficiente o mal funcionamiento
Estos defectos de fundición ocurren cuando no se ha introducido suficiente metal fundido para llenar el molde. A veces, se utilizan bandas abiertas para juzgar cuándo un molde está lleno: si están mal colocadas, la fundición puede ser de vertido corto. A veces, los errores de funcionamiento son causados por la congelación temprana durante el vertido. En los errores, alguna parte de la fundición está incompleta, generalmente con un borde redondeado donde el metal se congeló antes de llegar a la pared del molde.
Molde elevado o defecto de núcleo flotante
Este tipo de defecto hará que la fundición tenga las dimensiones incorrectas. El metal fundido ejerce presión, y si el núcleo no está estabilizado o el molde no está bien sujeto, pueden levantarse, deformando la fundición.
Defecto de parpadeo
El parpadeo en las uniones es común en las piezas fundidas, pero debe eliminarse. El tapajuntas es una piel delgada que se crea cuando el metal líquido se filtra entre las juntas cerradas del molde. Si hay inestabilidad en el molde, el tapajuntas puede ser lo suficientemente malo como para deformar la fundición.
Desajuste de molde o defecto de cambio de molde
Esto puede suceder si la capa y el arrastre, o la parte superior e inferior del molde están desalineados cuando está cerrado. La fundición resultante suele ser cómica, ya que las partes superior e inferior del molde están torcidas.

Defecto de inestabilidad de la arena
La inestabilidad de la arena, el empaquetamiento insuficiente o los problemas con la mezcla de arena de fundición pueden causar una pérdida de detalle en una fundición. Este problema puede afectar los detalles finos, como letras o decoraciones, o puede provocar vacilaciones en los bordes de todo el moldeo.
Vuelta en frío o cierre en frío
Estos ocurren cuando la temperatura del molde o del material fundido es demasiado baja. En lugar de fluir rápidamente a través del molde, parte de la corriente de metal se ralentiza y comienza a endurecerse. Esta protuberancia helada se convierte en un obstáculo alrededor del cual el resto del metal se arremolina: como una roca en el río, a menudo hay una perturbación en el lado aguas abajo del obstáculo. El labio redondo visible de la vuelta fría crea una discontinuidad permanente en la superficie de la fundición. Este defecto es visible en la superficie y, a veces, es lo suficientemente pequeño como para ser rectificado o relleno, pero un cierre frío o una vuelta pueden ser lo suficientemente profundos como para amenazar la integridad estructural de la fundición.
Tiros fríos
Los disparos fríos son causados de manera similar por la congelación prematura de parte del metal. Parecen pequeñas bolas de hierro o lágrimas que se sostienen, suspendidas, en el material que las rodea.

Agujeros de alfiler y espiráculos o porosidad del gas
Esto puede ser causado por el gas en el molde que empuja a través del metal fundido, dejando vacíos o burbujas a medida que se enfría. El gas atrapado puede ser causado por las condiciones del molde, si no es lo suficientemente poroso como para permitir el escape del gas. Las cargas oxidadas y ricas en hidrógeno de la chatarra son más propensas a causar defectos estenopeicos, ya que traen más hidrógeno consigo. La porosidad del gas es diferente a la porosidad por contracción, aunque ambas dejan pequeños agujeros en la fundición y se pueden encontrar en la misma pieza de metal. La porosidad del gas tiende a dejar agujeros regulares en forma de burbuja cerca de la parte superior del molde.
Defectos de refrigeración
Porosidad por contracción
La porosidad por contracción es causada por un volumen insuficiente de metal en el molde. A medida que el metal se enfría y se encoge, quedan pequeños agujeros a lo largo de la fundición. Estos agujeros suelen ser irregulares, en comparación con los agujeros de alfiler flotantes lisos causados por el gas.

Cavidades de contracción
Estos son como la porosidad de contracción en el sentido de que no hay suficiente metal para llenar el espacio a medida que la fundición se enfría y se encoge. Sin embargo, este defecto tiende a ser un problema estructural más grave. A menudo, estas cavidades de contracción aparecerán como grietas grandes e irregulares en el centro de un volumen de metal. Las piezas fundidas se enfrían de afuera hacia adentro, por lo que la cavidad puede formarse en el último lugar para enfriarse. Ese no es universalmente el caso: pueden aparecer depresiones de contracción visibles en el exterior de la fundición dependiendo de la infraestructura de las puertas, los corredores y las bandas que soportan la fundición. Estas depresiones normalmente no son dentadas o abiertas, sino más bien lugares donde el metal parece hundido en comparación con la forma prevista. Un objeto que sufre de mucha contracción puede arreglarse cambiando el diseño de fundición, afilando las paredes y suavizando las esquinas, colocando bandas adicionales en el patrón o cambiando el lugar donde emergen las puertas.
Defectos de enfriamiento
Los defectos de fundición por enfriamiento pueden ocurrir si el molde está demasiado frío o si la fundición se elimina demasiado rápido de la arena. La congelación rápida puede hacer que la superficie de las piezas fundidas se vuelva extremadamente quebradiza, como si se hubieran enfriado con aire. Cuando el defecto es mecánico pero no estructural, el recocido de la pieza fundida puede salvarlo, al eliminar la fragilidad mediante un tratamiento térmico.

Desgarres o grietas calientes
También pueden surgir desgarres o grietas calientes en un enfriamiento demasiado rápido. Son similares a las cavidades de contracción, pero son más bien vacíos en forma de cinta en el metal causados por una contracción rápida. Las piezas fundidas con desgarres o grietas calientes tendrán un rendimiento inferior al mecánico.
Deformación por enfriamiento
Este es un defecto común en fundiciones muy largas y delgadas, pero también puede ocurrir en otras formas. En este defecto, la fundición de metal se deforma de su forma prevista durante el enfriamiento, lo que hace que esté fuera de las tolerancias especificadas.
Inspección
Los problemas de tolerancia dimensional o acabado superficial a menudo se pueden ver con la inspección y medición visual. Las pruebas de propiedades mecánicas también se pueden realizar de forma sencilla. Algunos de los otros problemas, como la porosidad y las cavidades de contracción, son internos a la fundición. Los métodos de prueba están disponibles para detectar problemas internos de modo que una fundición no falle inesperadamente bajo carga.
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