Fundición a Presión al Vacío: Proceso, Ventajas y Desafíos

Ventajas y Desventajas de la Fundición a Presión al Vacío

La fundición a presión al vacío ofrece varias ventajas significativas:

• Ventajas (V):
  • Muy poca turbulencia al llenar el molde debido a la presión constante.
  • Minimiza la porosidad del gas y la formación de escoria.
  • Las propiedades mecánicas son alrededor del 5% mejores que las fundiciones de molde permanente.
• Desventajas (D):
  • Los ciclos son más largos que los moldes permanentes de moldeo por gravedad.

Proceso de Fundición a Presión al Vacío (HPDC)

El proceso general se puede resumir en los siguientes pasos:

1. Verter metal en el sistema de inyección.
2. Empujar rápidamente por el runner a gran presión.
3. Abrir cuando solidifique.

Sistema HPDC: Se utiliza una galleta (cámara fría) o un bebedero (cámara caliente). El runner puede ser de dos tipos: tangenciales o fan runners (controlan el flujo del metal acelerando o desacelerando). Los overflows actúan como acumuladores de calor en partes delgadas o distantes, mientras que los vents se encargan de la ventilación.

Problemas Comunes en la Fundición a Presión

Tipos de Porosidad:

• Porosidad por contracción (Shrinkage Porosity).
• Porosidad por gas (Gas Porosity).
• Microestructura inherente.
• A menudo no es posible el tratamiento térmico, lo que puede provocar ampollas (Blistering).

Fuentes de Porosidad:

• Gas por atrapamiento físico.
• Gas por descomposición del lubricante.
• Gas disuelto en la aleación.
• Contracción por solidificación.

Flujo del Metal y su Influencia en la Calidad

El flujo del metal depende de:

• La velocidad del fluido.
• Las propiedades físicas del fluido.

Tipos de Flujo Frontal

• Flujo Frontal Planar y Llano: Los gases atrapados dentro de la matriz se empujan por delante del frente de llenado metálico. Al localizar los respiraderos y desbordamientos en el punto más lejano de la puerta, el atrapamiento de gas puede ser virtualmente eliminado.
• Flujo No Planar: A diferencia del flujo de metal plano, el frente de llenado no es uniforme. A menudo, los frentes metálicos convergen y rodean un bolsillo de aire, generando gases atrapados y bifilms dentro del componente.
• Llenado No Plano: La cavidad del molde se llena desde el exterior hacia el interior. La parte frontal metálica entra en la matriz como una sola corriente y cambia de dirección solo después de ponerse en contacto con el lado lejano de la cavidad de la matriz. Se forman grandes bolsas de gas atrapado.
• Relleno No Plano + Frente: La corriente de metal comienza a desplegarse después de entrar en la cavidad de la matriz. A medida que el metal alcanza el lado lejano de la cavidad de la matriz, los gases quedan atrapados cuando el frente de llenado se dobla sobre sí mismo. El frente metálico continúa viajando a lo largo de la superficie de la matriz, llenando la cavidad desde el exterior hacia adentro. Esto da lugar a bolsas adicionales de gas atrapado.
• Flujo Atomizado: El metal líquido viaja a altas velocidades a través de una puerta muy pequeña, produciendo atomización. Debido a la alta presión y velocidades, el metal se convierte en efecto en un aerosol, pulverizando en la cavidad de la matriz.

Descripción del Proceso de Llenado

1. Se inyecta metal líquido en la matriz.
2. El llenado ocurre desde la superficie de la cavidad hacia el interior.

Fundición a Presión al Vacío: Detalles Adicionales

En la fundición al vacío, se extrae hasta el 95% del aire. La posición de la válvula se ubica en el último punto que solidifica. Se utiliza un shut-off para evitar que el vacío entre en el sistema. Este proceso se aplica comúnmente en componentes como los postes B del chasis del coche y la cubierta de la transmisión.

Ciclo Térmico en la Fundición a Presión

1. El metal entra y aumenta la temperatura de la superficie.
2. Solidificación de los metales.
3. Apertura de la boquilla y expulsión del componente.
4. Aplicación de lubricantes.

Con el tiempo, las microgrietas iniciales se convierten en grietas más grandes (heat checks) que penetran en la matriz. Una vez que se forman las grietas en la superficie de la matriz, el metal líquido inyectado llenará estos vacíos. El resultado es la aparición de marcas y pequeñas venas en la superficie de la pieza fundida. El heat checking es el modo de falla dominante para las matrices, ya que eventualmente afectará la estabilidad dimensional del producto.