Fundiciónse ha convertido en un método importante para producir piezas fundidas en bruto en la fabricación mecánica y ocupa una posición importante en la producción industrial. Con el desarrollo de la sociedad, la competencia en la industria de la fundición se ha vuelto cada vez más intensa. La forma de afianzarse en el mercado bajo una competencia tan feroz ha planteado grandes exigencias a la propia industria de la fundición, incluida la actualización de equipos, avances tecnológicos y mejoras en nuevos procesos. En la producción de fundición, las arrugas son un defecto superficial característico de las piezas de hierro fundido sólidas-moldeadas, y es uno de los principales factores que afectan la calidad de la fundición y obstaculizan la producción de hierro fundido.
Defectos por arrugas y su mecanismo de formación.
Generalmente, los defectos de arrugas se encuentran comúnmente en la parte superior de la pieza fundida, en esquinas muertas o en las superficies verticales de piezas fundidas de paredes delgadas-con espesores de pared inferiores a 15 mm. Según la apariencia, existen cuatro tipos principales de defectos de arrugas: ramificados,-cortados en frío, en forma de gotas-y escoria-incluida. Entre ellas, las arrugas ramificadas son menos profundas, mientras que las arrugas-cortadas en frío, en forma de gotas-y con escoria-son más profundas. Las superficies de tales defectos a menudo están cubiertas con escamas de carbón livianas y brillantes, y los huecos de los defectos están llenos de carbón con hollín. La presencia de tales defectos y residuos sólidos de poliestireno afecta gravemente a la calidad de la superficie de las piezas de hierro fundido. En la fundición en molde sólido, si la espuma plástica no se vaporiza por completo, sus productos de descomposición pueden espesar las membranas originalmente delgadas en forma de panal de la estructura de la espuma, alterando la estructura de la espuma y formando una corteza gruesa y dura. Durante la solidificación del hierro fundido, la tensión superficial del poliestireno líquido residual difiere de la del hierro fundido, provocando contracción. Una vez que el líquido metálico se enfría y solidifica, se forman arrugas onduladas discontinuas. Los defectos cutáneos arrugados-separados en frío y en forma de gotas- se producen principalmente en los puntos de convergencia de dos o más corrientes de hierro fundido poco enfriado o en la superficie superior donde permanecen residuos de poliestireno sólidos o líquidos no vaporizados. Después de que la pieza se enfría y solidifica, estos residuos de carbón quedan atrapados en la superficie de la pieza, formando inclusiones irregulares en forma de defectos cutáneos arrugados.
Factores que influyen en los defectos de la piel arrugada.
Influencia del material del patrón: cuando el metal fundido fluye sobre patrones calentados, la gasificación y descomposición de la espuma plástica son incompletas, dejando parte del material en estado líquido. Incluso a temperaturas suficientemente altas, el tiempo necesario para la gasificación completa del material del modelo siempre supera el tiempo de llenado del metal. Estos materiales líquidos residuales pueden acumularse en la superficie del metal fundido o adherirse a las paredes del molde, formando potencialmente diversos defectos de fundición en condiciones de proceso desfavorables. Como tal, el material de moldeo es el factor principal que causa o influye en los defectos de arrugas en el hierro fundido. Cuantos menos productos de descomposición a alta temperatura-de la espuma plástica en forma líquida (o sólida), menor será la probabilidad de que se produzcan defectos.
Influencia de la aleación: la experiencia en producción muestra que el acero fundido y el aluminio fundido tienen una mejor calidad superficial y no tienen defectos de arrugas; la fundición maleable tiene menos defectos que la fundición gris; El hierro fundido de alta-calidad tiene menos defectos que el hierro fundido de baja-calidad, lo que puede estar relacionado con el contenido de carbono de la aleación. La práctica también demuestra que cuanto mayor es el contenido de carbono en la aleación, más graves son los defectos; por el contrario, cuanto menor sea el contenido de carbono, menores serán los defectos.
Influencia de la temperatura y velocidad de vertido: la práctica demuestra que los defectos de arrugas en el hierro fundido disminuyen con un aumento en la temperatura de vertido del líquido metálico, mientras que los defectos de adhesión de la arena se vuelven más severos; por el contrario, cuanto más baja sea la temperatura de vertido, más graves serán los defectos de arrugas. El acero fundido, el hierro fundido, el aluminio fundido y otras aleaciones vertidas a diferentes temperaturas darán como resultado piezas fundidas con calidades superficiales significativamente diferentes. La espuma plástica sufre una serie de reacciones cuando se expone a alta-metal fundido a alta temperatura en el molde, siendo la más importante la reacción endotérmica de vaporización. Esto inevitablemente reduce la temperatura y la fluidez del metal fundido, afectando su capacidad para llenar el molde. Al verter diferentes aleaciones, se observó que la espuma plástica sufre diferentes transformaciones entre el metal fundido y el molde. Si la temperatura de vertido está próxima al punto de vaporización de la espuma plástica, durante el vertido sólo se produce humo blanco, sin que se formen productos de descomposición negros; cuando la temperatura aumenta hasta la temperatura de vertido del hierro fundido, se filtran sustancias aceitosas de las juntas de la caja de arena y se produce una gran cantidad de humo negro; y cuando la temperatura continúa aumentando hasta la temperatura de vertido del acero, el plástico puede sufrir otra transformación que ayude a mejorar los defectos.
Aumentar la velocidad de vertido también puede permitir que la espuma plástica absorba más calor del metal fundido durante el corto período de llenado del metal, compensando la rápida velocidad de enfriamiento de las piezas moldeadas sólidas-y al mismo tiempo acelerando la tasa de vaporización del molde de espuma plástica.
Influencia del sistema de vertido y de la posición de vertido: Un sistema de vertido mal diseñado o una posición de vertido inadecuada puede provocar cavidades de contracción y porosidad. Una selección inadecuada de los parámetros dimensionales de los canales de vertido en el sistema de vertido también puede provocar tales defectos. Cuando el canal de vertido interno está situado en la parte más gruesa de la pared de fundición, las dimensiones del canal de vertido interno se seleccionan para que sean más gruesas. Después de verter la pieza fundida, el flujo de líquido en el canal de vertido interno permanece en estado líquido durante un período prolongado. Cuando se utilizan procesos convencionales de hierro fundido (como el sistema de vertido estilo lluvia-) para verter piezas sólidas de hierro fundido, los defectos como inclusiones, incrustaciones, agujeros de gas y arrugas son graves y la calidad es consistentemente insatisfactoria.
Efecto de la permeabilidad de la arena de moldeo: La vaporización de la espuma plástica se produce principalmente en zonas directamente adyacentes al metal fundido. Una vez que se forma una capa de gas de descomposición a alta-temperatura entre la espuma plástica y el metal fundido, la tasa de vaporización de la espuma plástica depende principalmente de la velocidad a la que este gas de descomposición a alta-temperatura impregna la arena de moldeo y se disipa. Mejorar la permeabilidad de la arena de moldeo ayuda a aumentar la distancia de la fase gaseosa, permitiendo que el gas se disipe a través de la arena de moldeo en un área más grande. Los experimentos también indican que mejorar la permeabilidad de la arena de moldeo es un factor importante para garantizar la calidad de las piezas fundidas.
Influencia de la forma de la pieza fundida: Las piezas fundidas de diferentes formas y tamaños tienen efectos variables en la calidad de la superficie. Si bien esta influencia sigue ciertos patrones, no significa que las formas más complejas den como resultado una peor calidad de la superficie o que las formas más simples garanticen una mejor calidad. Más bien, cuanto mayor sea la relación entre el área de superficie y el volumen, o cuanto mayor sea el área de la superficie superior, es más probable que la superficie superior desarrolle defectos cóncavos generalizados. En el caso de los componentes de hierro fundido, los defectos por arrugas son especialmente habituales. Incluso en comparación con piezas fundidas cilíndricas del mismo volumen, los componentes de placa plana con formas simples a menudo presentan una peor calidad superficial (especialmente en la superficie superior) debido a su mayor área de superficie o mayor relación entre área de superficie-y-volumen. En condiciones de fabricación idénticas, la calidad de la superficie de las piezas planas es generalmente inferior a la de las piezas fundidas cilíndricas.
