Porosidad en piezas de aluminio fundido: Causas, detección y consejos para su prevención

La porosidad por contracción se produce cuando las aleaciones de aluminio se solidifican y se contraen, alejando el material de las secciones gruesas:

• Alimentación inadecuada : falta de un diseño adecuado del elevador o presión insuficiente durante la solidificación
• Espesor de pared desigual : las secciones gruesas se enfrían más lentamente que las delgadas, lo que crea huecos internos.
• Baja presión del metal : la presión de intensificación inadecuada no compensa la contracción volumétrica
• Solidificación prematura de la compuerta : la solidificación de las compuertas antes de la fundición impide una presurización adecuada.

• Control deficiente de la temperatura : tanto la temperatura de la matriz como la temperatura del metal fundido afectan significativamente los niveles de porosidad.
• Diseño de compuerta subóptimo : las configuraciones inadecuadas de corredores y compuertas crean zonas muertas y turbulencias
• Composición de la aleación : Ciertas aleaciones de aluminio, especialmente aquellas con alto contenido de silicio, presentan diferentes características de contracción.

Comprender la morfología de un defecto específico ayuda en el análisis de la causa raíz:

• Macroporosidad : visible a simple vista, típicamente >0,5 mm de diámetro.
• Microporosidad : huecos microscópicos subsuperficiales detectables solo mediante rayos X o tomografía computarizada
• Porosidad ciega : Abierta a la superficie solo por un lado
• A través de la porosidad : crea un paso completo a través de la pared de fundición.
• Porosidad del hidrógeno : Poros redondos y de paredes lisas de hidrógeno disuelto.

• Análisis transversal : preparación metalográfica y examen microscópico
• Medición de densidad : la comparación de la densidad real con la densidad teórica indica el porcentaje de porosidad general
• Prueba de tracción : la porosidad reduce la resistencia máxima a la tracción y el alargamiento.

• Análisis transversal : preparación metalográfica y examen microscópico
• Medición de densidad : la comparación de la densidad real con la densidad teórica indica el porcentaje de porosidad general
• Prueba de tracción : la porosidad reduce la resistencia máxima a la tracción y el alargamiento.

Garantía de calidad avanzada

• Sistemas de monitorización de procesos : análisis de curvas de disparo en tiempo real e imágenes térmicas
• Software de simulación de fundición : MAGMASOFT®, FLOW-3D® predicen la ubicación de la porosidad antes de la producción
• Control estadístico de procesos (CEP) : seguimiento de las tendencias de porosidad en los lotes de producción

Optimización de la fase de diseño

• Espesor de pared uniforme : mantenga secciones transversales consistentes (idealmente de 2 a 4 mm para la mayoría de las aplicaciones)
• Colocación estratégica de las nervaduras : utilice nervaduras para reforzar sin crear secciones gruesas propensas a encogerse.
• Ángulos de inclinación adecuados : asegúrese de tener un ángulo de inclinación de 1 a 3° para facilitar la expulsión y reducir la acumulación de lubricante
• Minimiza las esquinas afiladas : las esquinas radiadas promueven un mejor flujo de metal y reducen la turbulencia.

Control de parámetros de proceso

• Fundición a presión asistida por vacío : reduce la presión de la cavidad a 50-100 mbar, eliminando la porosidad del gas.
• Fundición a presión : aplica alta presión durante la solidificación para eliminar la porosidad por contracción.
• Perfiles de inyección optimizados : inyección multifásica con velocidades controladas (inyección lenta 0,3-0,5 m/s, inyección rápida 2-5 m/s)
• Gestión de la temperatura : mantener la temperatura de la matriz a 200-250 °C y la temperatura de vertido del metal específica para el grado de aleación.
• Ventilación adecuada : bloques de ventilación, válvulas de vacío y ranuras de desbordamiento con un espesor de 0,1 a 0,3 mm.

Consideraciones sobre materiales y equipos

• Tratamiento de desgasificación : La desgasificación rotatoria con argón/nitrógeno reduce el contenido de hidrógeno a <0,2 cc/100 g de Al
• Selección de aleaciones : A380, ADC12 y ALSi10Mg ofrecen una buena capacidad de colada con solidificación controlada.
• Aplicación de recubrimiento de matriz : Los sistemas de pulverización automatizados garantizan un espesor de recubrimiento mínimo y uniforme.
• Mantenimiento regular de la matriz : los respiraderos y las cavidades limpios evitan que queden gases atrapados.

Soluciones de fabricación avanzadas

• Fundición semisólida (Thixocasting) : la temperatura de fusión reducida disminuye la solubilidad del gas y la contracción.
• Sistemas de alto vacío : Logre presiones de cavidad inferiores a 50 mbar para componentes estructurales
  
• Retroalimentación de rayos X en tiempo real : los sistemas de circuito cerrado ajustan los parámetros en función de los datos de porosidad en vivo

La porosidad afecta directamente las propiedades críticas:

• Piezas estructurales automotrices : requieren una porosidad <2 % según las normas ASTM E505; fundamental para la resistencia a los impactos
• Componentes aeroespaciales : a menudo exigen una inspección con rayos X del 100 % con criterios de aceptación estrictos según AMS 2175
• Dispositivos médicos : requieren integridad a prueba de fugas y biocompatibilidad; normalmente especifican fundición al vacío
• Carcasas electrónicas : se necesitan carcasas herméticas para clasificaciones IP67; pruebas de hermeticidad a gases obligatorias

Eliminar la porosidad en las piezas fundidas de aluminio exige experiencia integral en diseño de matrices, ingeniería de procesos, ciencia de materiales y control de calidad. Si bien comprender las causas y los métodos de prevención es crucial, la implementación consistente de estas soluciones en todos los lotes de producción requiere equipos especializados, un riguroso control de procesos y una amplia experiencia en fabricación.

Para las empresas que contratan servicios de fundición a presión de aluminio a medida de proveedores extranjeros, evaluar la capacidad de control de porosidad de un socio debe ser un criterio de selección fundamental. Busque fabricantes que inviertan en tecnología de fundición a presión al vacío, monitorización de procesos en tiempo real, capacidades integrales de END y sólidos sistemas de gestión de calidad certificados según las normas IATF 16949 o ISO 9001.

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