Defectos en Fundición: Tipos, Causas y Soluciones Comprobadas

Los defectos de fundición son inherentes al proceso debido a la complejidad de la solidificación, flujo de metal líquido, interacción molde-metal, y factores humanos. Aunque un diseño óptimo de pieza, modelo, sistema de alimentación y moldeo minimiza defectos, el control total es imposible. La detección mediante ensayos no destructivos (END): ultrasónicos, radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes es estándar en fundiciones de calidad.

Condiciones Favorables a Defectos

• Diseño deficiente del modelo (patrón)
• Fundición incorrecta del metal (T°, composición, desgasificación)
• Defectos en el molde (dimensiones, dureza, permeabilidad)
• Materiales de moldeo inadecuados (arena, aglutinantes, aditivos)
• Enfriamiento incontrolado del molde
• Sistema de alimentación (colada, canales, respiraderos) defectuoso
• Ventilación (venting) insuficiente del molde

Clasificación y Análisis de Defectos Principales

1. Sopladuras / Cavidades de Gas (Blowholes / Gas Porosity)

Cavidades esféricas/ovoides en superficie o interior, causadas por gases (H₂, N₂, CO, vapor agua) atrapados durante solidificación. Origen: ventilación insuficiente, humedad/exceso gas en arena, baja permeabilidad, T° arena alta, T° colada baja.

2. Marca / Quemadura Superficial (Scar)

Defecto superficial plano donde el gas quedó atrapado bajo una delgada capa de metal solidificado. Causa: ventilación/permeabilidad insuficiente en zonas planas del molde.

3. Costra / Inclusión de Arena / Escoria (Scab / Sand Inclusion / Slag Inclusion)

Incrustaciones irregulares de arena/escoria adheridas a la fundición. Aspecto de "costra". Difícil de reparar por ser múltiple. Causas: modelo/núcleo defectuoso, baja resistencia aglutinante arena, baja permeabilidad, erosión metal líquido.

4. Penetración Metalúrgica (Metal Penetration)

Metal líquido penetra en poros del molde arena por alta fluidez y baja resistencia/permeabilidad del molde. Superficie áspera, arena incrustada. Causa: arena grano grueso/baja compactación, metal sobrecalentado, falta de capa barrera (lavado cerámico).

5. Frijol / Cierre en Frío (Cold Shut / Cold Lap)

Dos frentes de metal líquido se encuentran pero no se fusionan completamente al solidificar prematuramente, dejando una discontinuidad planar (línea de separación visible). Causa: T° colada baja, diseño alimentación deficiente (entradas múltiples mal sincronizadas), paredes delgadas, velocidad colada lenta.

6. Desajuste / Desplazamiento (Mismatch / Shift)

Desalineación entre cope (caja superior) y drag (caja inferior) o entre molde y núcleo. Causa: flotación metal líquido (fuerza hidrostática), pasadores de cajeo flojos/rotos, sujeción cajas insuficiente.

7. Corrida Incompleta / Falta de Llenado (Misrun)

Metal solidifica antes de llenar completamente la cavidad. Cavidad incompleta. Causa: espesores muy finos, sistema alimentación inadecuado, colada lenta, modelo dañado, fluidez metal baja (T° baja, composición).

8. Grieta en Caliente / Rotura en Caliente (Hot Tear / Hot Crack)

Grieta intergranular durante solidificación final, cuando la capa sólida no resiste tensiones de contracción. No visible externamente si no hay separación. Ocurre en cambios bruscos de sección, esquinas vivas, posición incorrecta de enfriadores (chills).

9. Retracción / Cavidades de Retracción (Shrinkage / Shrinkage Cavity)

Cavidades por contracción volumétrica en solidificación no compensada por alimentación líquida. Causa: alimentador (riser) insuficiente/pequeño, solidificación direccional incorrecta, posición incorrecta enfriadores/entradas. Tipos: tubería (pipe), porosidad dispersa, microsopladuras.

10. Arruga / Ondulación (Buckle)

Líneas irregulares elevadas en superficie fundida por fallo/expansión superficie arena por calor metal.

11. Porosidad Puntiforme (Pinholes / Pinhole Porosity)

Pequeños orificios (tipo aguja) en superficie/subsuperficie, en gran número. Similar a sopladuras pero microscópicos. Causa: ventilación insuficiente, baja permeabilidad arena, gases disueltos (H en Al, N en acero).

12. Alabeo / Deformación (Warpage)

Deformación dimensional durante/tras solidificación por velocidades de enfriamiento desiguales en secciones adyacentes → tensiones residuales → distorsión. Común en piezas asimétricas, secciones variables.

13. Abultamiento / Reventón (Swell)

Aumento local de dimensiones de la cavidad por presión hidrostática metal líquido sobre paredes molde débiles. Causa: resistencia molde insuficiente (compactación baja), modelo rígido insuficiente que cede al apisonado.

Prevención General

• Diseño de pieza para fundición (DFM): radios, conicidad, espesores uniformes, evitando acumulación masa.
• Simulación de solidificación (Magmasoft, ProCAST, SolidCast) para optimizar alimentadores, enfriadores, entradas.
• Control riguroso: Arena (AFS, humedad, permeabilidad, resistencia), Metal (T°, composición, desgasificado, inoculación), Modelo (dimensiones, estado), Proceso (velocidad colada, T° molde).
• END sistemático según criticidad pieza.

La fundición de calidad no es ausencia de defectos, sino control de defectos dentro de criterios de aceptación definidos por normas (ASTM E446, EN 12681, ISO 5817 adaptado) y especificaciones de cliente.