Reducción de la Contracción en Fundición a Presión de Metal: Técnicas Comprobadas para Piezas de Precisión

La fundición de metal, como todos los métodos industriales, requiere una buena cantidad de precisión y fidelidad hacia el diseño previsto. Sin embargo, las cosas rara vez son tan simples como ejecutar un método de producción porque variables no calculadas pueden aparecer y arruinar un diseño con protuberancias, pequeños huecos y el tema de hoy: contracción.

La tasa de contracción debe contenerse dentro de un cierto rango para que el producto final sea preciso. Lo más que se puede hacer en estos escenarios es mantener una cantidad controlada de cambio y tener medidas adecuadas para evitar que tales cambios se salgan de control. Hay algunas salvaguardas básicas que se pueden tener en cuenta y ciertas cosas que se deben tener en mente antes de emprender el procedimiento de fundición a presión.

Investigue los Niveles de Contracción y Expansión

Lo primero que hay que tener en mente son las propiedades del material elegido. Esto puede parecer obvio pero se complica rápidamente cuando se deben considerar diferentes cepas de aleaciones, niveles de contracción vs. contracción, y las propiedades de los materiales dentro de la aleación. La investigación sobre los materiales y cómo cambian al calentarse y enfriarse es una preparación vital.

Con metales fundidos hay 3 tipos distintos de contracción del material: contracción durante el enfriamiento líquido, contracción por solidificación, y contracción sólida. Si bien cada material experimenta estos en diferentes niveles de expansión/contracción y diferentes temperaturas de ebullición/solidificación, hay una regla general para los metales. Las contracciones líquidas ocurren cerca del rango de temperatura de licuefacción y pueden cambiar la tasa de cambio de densidad bastante rápido. Es importante usar el menor sobrecalentamiento posible en esta sección, disminuyendo así la contracción y micro-cavidades.

La contracción por solidificación es lo siguiente a tener en cuenta. Las aleaciones de fundición a presión se contraen una cantidad significativa, pero vale la pena recordar que el aluminio se lleva la palma con un enorme 6.5% durante la solidificación, mientras que el magnesio y el zinc solo se contraen alrededor del 4% o 3% respectivamente. Debe notarse que el aluminio con un porcentaje más alto de silicio puede llevar a una disminución de la contracción volumétrica total de la pieza. La contracción por solidificación es responsable de mucha porosidad en una pieza final, por lo que es importante conocer el nivel de cambio de tamaño antes de elegir el material y mientras se controla la temperatura.

La contracción sólida es la más notoriamente difícil de calcular. Para este aspecto, la contracción ocurre proporcional al volumen de material usado para hacerla, es decir, disminución de pulgada en volumen por pulgada de material. Diecasting.org tiene un gran resumen de los cálculos.

Control de las Temperaturas

De nuevo, puede sonar obvio al principio, pero cuando considera todas las cosas que debe tener en mente al monitorear adecuadamente el flujo de temperatura, hay algunos trucos importantes del oficio que debe tener en cuenta.

Al fundir a presión, se debe calentar el metal para lograr características fundidas apropiadas, pero hacerlo sin alcanzar completamente su estado líquido. El sobrecalentamiento puede resultar en un nivel innecesario de contracción que puede llevar a imperfecciones en la pieza. Por el otro lado, hacer un seguimiento del enfriamiento también es importante para la fundición de metal. Con ciertos métodos de fundición como la (fundición a presión asistida por vacío), es mejor tener el equipo de tratamiento listo para formar el objeto antes de que se solidifique completamente, ya que los metales pueden enfriarse hasta 100 °C por minuto.

Conozca su Molde y su Método de Deposición

Es justo decir que su objeto solo será tan bueno como su molde. Así que hay algunos defectos comunes en los que se puede incurrir en esta área del proceso. Algunas áreas de un molde pueden ser más pesadas dependiendo de la forma del objeto que desea. Esto conduce a discrepancias en la tasa de solidificación y contracción. La mejor cura para esto es emplear el uso de un canal de colada (sprue) diferente.

Diferentes canales tienen diferentes propiedades en cuanto a su estilo de depositar metal fundido y es útil tenerlos en cuenta. Un canal de tamaño adecuado conectado directamente a secciones más pesadas del molde puede alimentar el material de manera que mitigue la contracción a medida que ocurre el enfriamiento. Además, usar una compuerta (gate) redondeada, en lugar de plana o cuadrada, en el canal puede reducir aún más el riesgo de formar defectos.

Canales estrechos o cónicos pueden rociar el metal en lugar de verterlo en la cavidad. En este método, algunas secciones del objeto se solidifican antes de que todo el molde se llene. Canales centrales más grandes o múltiples canales son, por lo tanto, más uniformes en la deposición de metal fundido.