El moldeo de precisión con silicato de sodio, comúnmente conocido como moldeo de precisión con vidrio soluble, es una técnica de fabricación precisa que permite producir componentes metálicos complejos con una superficie lisa y un control dimensional exacto. Sin embargo, aún pueden producirse defectos, por lo que resulta esencial comprender sus causas y soluciones para mejorar el rendimiento y la calidad.
1. Porosidad y agujeros de gas
La porosidad se produce cuando se forman huecos o cavidades dentro del fundición o en su superficie. Estos pueden variar desde pequeños orificios hasta grandes agujeros de gas que reducen el rendimiento estructural y la vida útil de la pieza. En la fundición de vidrio soluble, la porosidad suele estar relacionada con un escape inadecuado de gas y humedad en el molde.
Causas:
- Aire y gases atrapados en la cavidad del molde o metal fundido durante el vertido.
- Ventilación deficiente o número inadecuado de canales de ventilación, lo que restringe el escape de gas.
- Alto contenido de humedad en el molde cerámico o en el sistema aglutinante, especialmente en el aglutinante de vidrio soluble. La humedad puede convertirse en vapor y expandirse durante el vertido, lo que genera vacíos.
Soluciones:
- Diseñe sistemas de moldes y compuertas con suficientes respiraderos y canales de escape para permitir que el gas atrapado salga antes de que llegue el metal.
- Seque completamente los moldes de cerámica y controle la humedad durante el secado de la cáscara para eliminar la humedad que genera la formación de vapor.
- Utilice técnicas de desgasificación del metal fundido, incluida la fusión al vacío o la pulverización con gas inerte, para reducir el contenido de gas disuelto.
- Utilice prácticas de vertido suaves y controladas para minimizar la acumulación de aire y la turbulencia.
2. Cavidades de contracción y huecos de solidificación
Los defectos de contracción se manifiestan como cavidades internas o superficiales que se forman cuando el metal se contrae al enfriarse y solidificarse. Dado que las piezas de fundición de vidrio soluble suelen ser complejas, una compensación inadecuada de la contracción puede generar huecos que comprometen la resistencia y la precisión dimensional.
Causas:
- Suministro insuficiente de metal fundido para compensar la pérdida de volumen durante la solidificación.
- Diseño deficiente del alimentador o elevador que no logra alimentar metal fundido a las áreas críticas a medida que se enfrían.
- Una temperatura del molde inconsistente o baja acelera el enfriamiento en áreas específicas, creando puntos calientes y aumentando las posibilidades de contracción.
Soluciones:
- Incorpore cabezales de alimentación, elevadores y áreas refrigeradas adecuados en los diseños de moldes para garantizar la solidificación direccional y un flujo de metal apropiado.
- Precaliente los moldes a una temperatura controlada y constante para disminuir la velocidad de enfriamiento y reducir el riesgo de contracción.
- Utilice software de simulación durante el diseño para predecir patrones de solidificación y ajustar los sistemas de compuerta y alimentación en consecuencia.
- Asegúrese de que la estructura de fundición evite grandes cambios repentinos de espesor, que concentran las tensiones de enfriamiento.
3. Rugosidad superficial y erosión del moho
La rugosidad superficial se refiere a una textura irregular y áspera en la superficie de la pieza fundida que se desvía del acabado esperado. En el vidrio soluble fundición de precisiónLa rugosidad de la superficie puede deberse a problemas con el material del molde, una preparación deficiente del molde o un flujo de metal turbulento durante el llenado.
Causas:
- Material de molde no uniforme o mezcla inadecuada, lo que da como resultado propiedades inconsistentes en la superficie del molde.
- Compactación inadecuada de la arena del molde y del aglutinante, lo que da lugar a áreas de cáscara débiles que se erosionan durante el vertido.
- Flujo de metal turbulento proveniente de sistemas de compuertas mal diseñados, que provoca erosión de la superficie del molde y superficies irregulares.
- Temperatura de vertido incorrecta: demasiado baja provoca una solidificación prematura; demasiado alta aumenta las reacciones químicas con el moho.
Soluciones:
- Utilice arena refractaria de alta calidad con una distribución adecuada del tamaño de grano y una mezcla uniforme del aglutinante.
- Compacte completamente los materiales del molde para garantizar una densidad y resistencia consistentes en todas las capas de la carcasa.
- Optimice el diseño de compuertas y ventilación para suavizar el flujo de metal y evitar turbulencias.
- Controle la temperatura y la velocidad de vertido para que coincidan con las características térmicas tanto del metal como del molde, minimizando la reacción y la rugosidad de la superficie.
4. Cierres en frío, fallos de funcionamiento y llenado incompleto
Los cierres en frío y los fallos de funcionamiento ocurren cuando el metal fundido no llena completamente la cavidad del molde antes de comenzar a solidificarse. Estos tipos de defectos se manifiestan como características incompletas o frentes metálicos sin unir con costuras visibles, lo que reduce la integridad de la pieza.
Causas:
- Temperatura de vertido insuficiente, reduciendo la fluidez del metal e impidiendo el llenado completo.
- Flujo de metal lento o irregular debido a un diseño de compuerta deficiente o secciones transversales restringidas.
- El precalentamiento inadecuado de los moldes de concha provoca un enfriamiento rápido del metal fundido antes de completar el llenado.
Soluciones:
- Mantenga la temperatura de vertido óptima para garantizar que el metal tenga la fluidez adecuada para llegar a todas las secciones del molde.
- Rediseñar los sistemas de compuertas y canales con transiciones más suaves y un área transversal suficiente para fomentar el llenado total de la cavidad.
- Precaliente los moldes de cerámica de manera constante para evitar gradientes de temperatura excesivos que dificulten el flujo.
5. Grietas y desgarros calientes
El enfriamiento suele provocar fisuras o separaciones, como grietas en el exterior o el interior de la pieza fundida. Cuando el metal se enfría y solidifica de forma desigual, las tensiones térmicas pueden superar la resistencia del material, lo que provoca desgarros o fisuras por calor.
Causas:
- El enfriamiento rápido y los grandes diferenciales de temperatura a través de la fundición generan altas tensiones internas.
- Soporte de compuerta o molde inadecuado, lo que crea áreas de concentración de tensiones.
- Un alto gradiente de rigidez entre secciones gruesas y delgadas puede generar una contracción diferencial, provocando grietas.
Soluciones:
- Utilice técnicas de enfriamiento controlado para reducir los gradientes térmicos a medida que la pieza fundida se solidifica.
- Mejore el diseño y el soporte del molde para transferir la tensión de manera más uniforme a través del componente.
- Agregue características de diseño como filetes y transiciones para minimizar los cambios abruptos de espesor.
- Realizar tratamientos térmicos de alivio de tensiones posteriores al colado cuando el riesgo de agrietamiento sea alto.
6. Inclusiones y atrapamiento de escoria
Las inclusiones son materiales extraños, óxidos o escoria incrustados en la pieza fundida terminada. Estos defectos no metálicos reducen la resistencia mecánica, provocan aumentos de tensión y, a menudo, requieren un mecanizado costoso o su rechazo.
Causas:
- La limpieza deficiente del metal fundido antes del vertido permite que escoria, óxidos e impurezas entren en la cavidad de fundición.
- Los fragmentos refractarios rotos de los moldes o de los canales de llenado quedan atrapados durante el llenado.
- Flujo o filtración inadecuados durante el vertido, lo que limita la eliminación de material no deseado.
Soluciones:
- Retire y limpie el metal fundido antes de verterlo para eliminar la mayor cantidad posible de escoria y contenido de óxido.
- Utilice filtros cerámicos en los sistemas de compuerta para atrapar las partículas arrastradas antes de que entren al molde.
- Utilice agentes fundentes eficaces para combinarlos con las impurezas y promover su eliminación.
- Inspeccione y mantenga periódicamente los hornos para reducir la espalación refractaria.
7. Defectos de reacción de la cáscara y vetas
Las reacciones de la cáscara se producen cuando el metal fundido interactúa químicamente con la superficie del molde, lo que provoca vetas, grietas superficiales o partículas de arena adheridas. En la fundición a la cera perdida con vidrio soluble, las sales residuales y los componentes a base de sílice pueden reaccionar con el metal, causando imperfecciones superficiales.
Causas:
- Contaminantes o compuestos residuales en la carcasa cerámica que reaccionan con el metal fundido.
- Las temperaturas de vertido excesivamente altas aumentan el ataque químico y la difusión.
- La humedad o una composición aglutinante desequilibrada en las capas de vidrio soluble aumentan la susceptibilidad a la interacción química en caliente.
Soluciones:
- Mejora la calidad y pureza de los materiales de la concha, eliminando sales residuales e impurezas.
- Agregue un lavado de molde protector o un revestimiento compatible con el metal de fundición para que actúe como barrera.
- Reducir la temperatura de vertido a lo necesario para lograr una buena fluidez y limitar al mismo tiempo el potencial de reacción.
- Asegúrese de que la concha se seque adecuadamente antes de fundirla para eliminar la humedad.
8. Inexactitud dimensional y deformación
Las imprecisiones dimensionales se producen cuando las piezas fundidas se desvían de los tamaños o formas previstos, mientras que la deformación describe la distorsión de la geometría original. En la fundición de vidrio soluble, estas pueden deberse a una solidificación desigual o a una contracción diferencial.
Causas:
- Las velocidades de enfriamiento desiguales en diferentes secciones de la pieza provocan distorsión.
- Un soporte deficiente del molde o un espesor de pared inconsistente provocan efectos de contracción diferencial.
- Extracción prematura de una pieza de la carcasa antes de su solidificación completa.
Soluciones:
- Controle el enfriamiento y la solidificación de manera uniforme, especialmente para geometrías complejas.
- Mejore los accesorios de soporte del molde y mantenga un espesor de pared uniforme cuando sea posible.
- Deje que las piezas fundidas se estabilicen completamente dentro de la carcasa antes de retirarlas o manipularlas.