Porosidad en la Fundicion a la cera perdida
Casi sin excepciones, existe un tema común cuando se habla de problemas percibidos en el uso de las Fundicion a la cera perdida metálicas: la preocupación de que las Fundicion a la cera perdida puedan contener alguna forma de porosidad que podría hacer que el componente sea inapropiado para la aplicación prevista. Aunque los avances tecnológicos, como las simulaciones computarizadas de la solidificación de las Fundicion a la cera perdida , han proporcionado herramientas para minimizar la porosidad de los moldes, una cierta porosidad aún puede existir incluso en las Fundicion a la cera perdida diseñadas con el máximo cuidado, ya sean microFundicion a la cera perdida , Fundicion a la cera perdida en arena o fundiciones a presión.
Es ampliamente aceptado que, dependiendo de la ubicación de la porosidad en el molde, ciertos niveles de porosidad son en realidad estándar en muchas aplicaciones comerciales, mientras que en otras aplicaciones, donde la resistencia final del molde es fundamental, es necesario lograr una porosidad igual a cero.
¿Qué es la Porosidad en las Fundicion a la cera perdida ?
La porosidad se utiliza a menudo para describir cualquier vacío, agujero o discontinuidad presente en una fusión. Sin embargo, la morfología de los poros, en términos de tamaño, forma, constituyentes superficiales, posición y frecuencia, es esencial para definir el defecto específico, determinar su causa y analizar en qué medida afectará negativamente las propiedades o la funcionalidad del molde. En este artículo se discutirán los tipos comunes de porosidad en las Fundicion a la cera perdida , cómo identificarlos, cómo minimizarlos y cómo gestionarlos cuando se requieren moldes sin porosidad.
Criterios de Aceptación de la Porosidad en las Fundicion a la cera perdida
Es común que muchas fundiciones produzcan moldes con porosidad. Sin embargo, nunca es aceptable simplemente aceptar que la porosidad está presente de manera permanente, ya que la metodología correcta de la fundición es SIEMPRE aplicar las técnicas adecuadas para reducirla o eliminarla. Ciertamente, nunca debemos conformarnos con una integridad del producto inferior a la óptima; sin embargo, el punto más importante a destacar es que la presencia de una cierta cantidad de porosidad no significa necesariamente que el producto fundido no sea aceptable para la aplicación prevista. De hecho, a menudo es el propio diseño del molde el que determina la formación de porosidad y, en muchos casos, esta no tendrá prácticamente ningún impacto en la funcionalidad del producto.
Por supuesto, también existen muchas situaciones en las que no se puede tolerar ninguna porosidad en un molde, por lo que debe ser detectada y eliminada, certificando el molde como 100% libre de defectos en términos de integridad.
Causas de la Porosidad en las Fundicion a la cera perdida
El metal fundido generalmente presenta vacíos debido a la porosidad por contracción, porosidad por burbujas de gas (o presión de retorno, como se le llama a veces) o inclusiones de cuerpos extraños como escorias no metálicas, polvo o fragmentos de refractario. Cada una de estas causas se discute a continuación con detalle.
Contracción
Dado que el metal líquido (fundido) tiene un volumen mayor que el mismo peso de metal en forma sólida, y dado que el proceso de fundición implica llenar un molde con este metal fundido, se debe prever una compensación para que el metal fluya hacia el molde mientras se solidifica y se contrae. Esto se logra mediante la inserción de conductos de colada alrededor de la fundición, generalmente en las secciones más gruesas del molde, ya que estas serán las últimas en solidificarse; por lo tanto, la alimentación del metal fundido hacia las secciones más delgadas ocurre primero.
Con las mejoras en las simulaciones computarizadas, la fundición puede minimizar la mayoría de los casos de contracción trabajando con el cliente en el mejor diseño para el componente, lo que permite aplicar el mejor flujo de alimentación del molde. Sin embargo, también existen situaciones en las que un molde presenta tantas secciones gruesas adyacentes entre sí que es imposible colocar los conductos de colada en cada sección pesada. Muchas veces, habrá pequeñas bolsas de contracción en un molde que no pueden ser eliminadas y, por lo tanto, existen varios niveles de criterios de aceptación, dependiendo de las necesidades específicas del molde.
Las discontinuidades por contracción en un molde generalmente se consideran dañinas; sin embargo, los defectos evidentes deben ser minimizados y, en la mayoría de los casos, eliminados mediante modificaciones en el diseño, combinadas con las posiciones más efectivas para la alimentación del flujo del metal.
Burbujas de Gas
Algunas aleaciones producidas por NIC tienen la capacidad de disolver grandes volúmenes de gas como nitrógeno, oxígeno o hidrógeno cuando están en estado fundido. Sin embargo, estas aleaciones no suelen retener estos gases en su estado sólido. Como resultado, durante el proceso de fundición, estos gases salen de la solución y forman pequeñas burbujas o bolsas de gas mientras el molde se solidifica, atrapándolas en la matriz.
Estos vacíos generalmente aparecen como pequeños agujeros redondos y casi siempre se encuentran en la sección más gruesa del molde. Esta condición se controla mediante el uso de agentes desgasificantes añadidos al metal. Estos reaccionan con los gases disueltos formando escorias sólidas que pueden eliminarse o filtrarse del metal fundido antes de la colada.
Inclusiones
Las inclusiones son generalmente el defecto de fundición más fácil de entender. Son simplemente pequeños fragmentos de material no metálico que entran en el molde. Estos pueden ser pequeñas partículas de refractario provenientes del horno o del conjunto de colada, fragmentos del molde cerámico o incluso pequeños trozos de escoria formados por los agentes desgasificantes. Desde el punto de vista de la fundición, las buenas prácticas, moldes limpios y el uso de filtros cerámicos minimizan las inclusiones no metálicas, sin embargo, no existe forma de impedir completamente que pequeños fragmentos sean transportados al flujo de metal y al molde.
Aunque las tres categorías de defectos de porosidad pueden parecer dañinas para la integridad interna del molde, lo cierto es que los típicos pequeños vacíos asociados con las fundiciones pueden tener un impacto variable en la funcionalidad, desde la ausencia de daños hasta ser extremadamente dañinos si los vacíos se encuentran en áreas de alta tensión del molde.
Cómo Evitar la Porosidad en las Fundicion a la cera perdida
Los controles de proceso para garantizar que un molde esté lo más libre posible de estas diversas formas de porosidad están bien comprendidos por las fundiciones experimentadas. El uso de software de predicción de solidificación, el uso de los agentes desgasificantes adecuados para la aleación fundida y el uso de filtros metálicos son solo algunas de las herramientas disponibles.
Con buenas prácticas de fundición, la porosidad en un molde puede reducirse a un límite aceptable. Sin embargo, siempre es importante tener en cuenta que la porosidad en las Fundicion a la cera perdida casi nunca puede eliminarse completamente debido a la naturaleza del proceso, que implica el flujo de metal fundido a altas temperaturas y químicamente activo en el molde.
Fundicion a la cera perdida "Sin Porosidad"
El término "Sin Porosidad" en las Fundicion a la cera perdida es un poco engañoso, ya que inevitablemente siempre habrá alguna forma de porosidad que encontrará la manera de entrar en la matriz de la fusión debido a la naturaleza intrínseca del proceso de fundición. Sin embargo, cuando la posibilidad de tener porosidad puede llevar a la no conformidad del componente fundido en su aplicación prevista, como un componente que retiene presión o un componente de alta resistencia, existen técnicas post-fundición que pueden ser utilizadas para maximizar la densidad de la fundición. Estas son el proceso Hipping y la Impregnación.
Proceso HIPPING (Procesado Isostático en Caliente)
El Hipping (Hot Isostatic Pressing, HIP) es un proceso de fabricación que utiliza alta temperatura y presión isostática para densificar materiales como metales, cerámicas y compuestos. Este proceso mejora significativamente las propiedades de los materiales, reduciendo la porosidad y aumentando la densidad.
Impregnación
La impregnación es otro método comúnmente utilizado para eliminar la porosidad en los componentes fundidos. También se le llama sellado de la porosidad o sellado de metales porosos.
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