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[Consejos prácticos] Serie sobre defectos en la fundición a presión: grietas
13/11/2025
Las grietas en la pieza fundida son visibles a simple vista debido a fuerzas mecánicas externas. El análisis de la forma estructural de la pieza y la apariencia de los defectos determina que las grietas no son causadas por tensiones de fundición.
I. Características del defecto
Cuando la matriz de aleación en un pieza de fundición a presión Cuando una pieza está dañada o rota, formando finas hebras similares a hilos, se denomina grieta. Estas grietas penetran profundamente en la pieza fundida y pueden ser penetrantes o no penetrantes, tendiendo a crecer y expandirse.
Existen grietas macroscópicas visibles a simple vista, microgrietas que requieren una lupa de baja magnificación para su observación, y microgrietas intergranulares que solo pueden verse con un microscopio. Las grietas no solo aparecen en la superficie de la pieza fundida, sino también en su interior.
Las grietas se pueden dividir en dos tipos: grietas frías y grietas calientes. Su principal diferencia es:
Las fisuras en frío son fisuras que se producen en las piezas fundidas debido a tensiones o fuerzas externas. En las piezas con fisuras en frío, el metal en la abertura de la fisura no se oxida; la fisura conserva el color del metal base, que es brillante y puede penetrar en los granos. La fisura suele tener una forma relativamente recta y alargada.
Las grietas en caliente se producen por la fragilidad térmica derivada de la contracción por solidificación del metal y las tensiones de contracción. El metal en la abertura de la grieta de la pieza fundida se oxida, y el color de la grieta se vuelve más oscuro y opaco. Las grietas de contracción suelen discurrir a lo largo de la interfaz de los granos y son largas y delgadas, formadas por numerosas líneas cortas y curvas unidas entre sí.
Cuando las piezas fundidas se corroen en una solución alcalina, las áreas agrietadas en la superficie de la pieza fundida se vuelven de color gris oscuro, lo que indica que la matriz metálica se destruye. Las grietas pueden ser rectas (grietas en frío) u onduladas (grietas en caliente, conectadas por líneas curvas cortas y delgadas). Las grietas son pequeñas y alargadas, y tienden a desarrollarse bajo una fuerza externa. No se permite que existan grietas en Fundición a presión.
Pueden aparecer grietas internas en las zonas de pared más gruesas y en los puntos calientes de las piezas fundidas. Estas grietas pueden afectar la apariencia, la macroestructura y la microestructura de las piezas fundidas a presión, y pueden convertirse en fuentes de fractura. En piezas de pared delgada, especialmente en las fundidas a presión de aleación de magnesio, el agrietamiento es uno de los problemas más comunes. Entre las causas de la formación de grietas se incluyen: grietas causadas por la contracción por enfriamiento; contracción excesiva debido a un espesor de pared excesivo; fusión y agrietamiento de la capa enfriada; agrietamiento en la línea de fusión; socavaduras o ángulos de desmoldeo excesivamente pequeños; y desgarro durante la apertura del molde.
II. Causas
Las grietas se producen principalmente cuando la pieza fundida se separa dentro del molde, debido a la tensión mecánica durante la apertura del molde, o cuando la pieza fundida se expulsa o al limpiar las rebabas.
(1) Grietas por contracción: La grieta presenta una estructura dendrítica evidente, lo que indica una grieta en caliente. Esto se debe a que la aleación tiene una gran contracción, un amplio rango de temperatura entre la fase líquida y sólida, un bajo contenido eutéctico o una resistencia y tenacidad deficientes dentro de dicho rango. Cuando la aleación se somete a esfuerzos de contracción transmitidos desde otras partes debido a un enfriamiento rápido a alta temperatura, se fractura y produce grietas.
(2) La selección inadecuada de la aleación o el exceso de impurezas dañinas reducen la plasticidad de la aleación.
(3) Desviaciones en la composición química de las aleaciones de aluminio: ① Segregación excesiva de silicio en aleaciones de aluminio-silicio, el contenido de silicio debe ser inferior al 17%; ② Contenido excesivo de hierro y sodio y contenido excesivamente bajo de silicio en aleaciones de aluminio; ③ Contenido excesivo de zinc o cobre en aleaciones de aluminio-silicio y aluminio-silicio-cobre; ④ Contenido excesivo de magnesio en aleaciones de aluminio-magnesio, o cuando está entre el 3,5% y el 5,5%; ⑤ Contenido excesivamente bajo de silicio en aleaciones de aluminio-cobre y aluminio-magnesio; ⑥ Aleaciones de bajo punto de fusión mezcladas en la aleación.
(4) Las temperaturas excesivas de fusión y fundición de la aleación provocan segregación. Un tiempo de mantenimiento excesivo da como resultado granos gruesos e inclusiones de óxido excesivas.
(5) La temperatura del molde en su conjunto o en partes, especialmente del núcleo, es demasiado baja (lo que provoca agrietamiento en frío) o demasiado alta (lo que provoca agrietamiento en caliente).
(6) Las compuertas de entrada mal posicionadas pueden provocar que la pared de la cavidad o el núcleo se desprendan, lo que resulta en un sobrecalentamiento localizado del molde o dificulta la contracción de la aleación fundida.
(7) La forma y la estructura de la fundición son irrazonables, como por ejemplo, el espesor de la pared de la fundición cambia drásticamente, la contracción es grande, la contracción se ve obstaculizada y aparecen grietas en el punto caliente; la esquina redondeada de la fundición es demasiado pequeña y se produce una concentración de tensión en la esquina afilada, lo que da lugar a grietas; las nervaduras de refuerzo rectas en la estructura circular o de marco provocan grietas debido a la contracción, etc.
(8) La estructura de fundición tiene un gran punto caliente y el líquido de aleación se contrae mucho.
(9) El tiempo de apertura del molde y extracción del núcleo es demasiado largo, y la contracción se ve obstaculizada y la tensión aumenta.
(10) El llenado deficiente y la falta de fusión de la matriz metálica dan como resultado una resistencia insuficiente después de la solidificación, especialmente en áreas alejadas de la compuerta donde es más probable que ocurran cierres en frío.
(11) Las grietas en la pieza fundida son causadas por fuerzas mecánicas como la operación, la apertura del molde y la eyección de la pieza. El ajuste desigual de las posiciones y cantidades de extracción y eyección del núcleo produce una fuerza desigual y una desviación. Las longitudes de las barras eyectoras expulsadas por eyección hidráulica son inconsistentes.
(12) El núcleo está doblado, la superficie de formación del molde tiene depresiones y marcas de mecanizado a lo largo de la dirección de desmoldeo, las piezas de formación están inherentemente sesgadas y hay una pendiente posterior que impide que la pieza fundida sea expulsada, y la pieza fundida se rompe cuando se desmolda.
(13) Grietas en piezas fundidas a presión causadas por la retracción del molde y el núcleo cuando el metal se bombea a la cavidad del molde.
(14) Las grietas se producen por la desalineación de los moldes móviles y fijos. Al abrirse y separarse el molde, el molde móvil se desplaza hacia abajo, mientras que el núcleo del molde fijo deja marcas de tracción o rayaduras en la mitad superior del orificio de fundición. De igual modo, los pilares guía en la superficie de separación del molde también elevan el molde móvil al cerrarse. En este caso, generalmente es necesario reinstalar el molde.
(15) Después del llenado por inyección, en el momento de la presurización, debido a una fuerza de sujeción insuficiente, un mecanismo de sujeción deficiente, un ajuste deficiente del deslizador del molde, una resistencia insuficiente del molde, etc., el deslizador se mueve bajo presión y se generan grietas.
(16) Las grietas se producen al utilizar un troquel de corte para cortar bordes y desbarbar.
III. Contramedidas
Las grietas suelen aparecer en la base de cilindros largos, en la base de secciones en voladizo, en el borde de piezas planas grandes donde se dificulta la contracción y en las partes donde la temperatura térmica es superior a la temperatura objetivo.
(1) Las grietas principales se encuentran cerca de la entrada. Mejore la refrigeración por agua en la entrada del molde; reduzca el espesor de la entrada, aumente el residuo de recorte de la entrada, repare el molde de recorte y limpie el borde de corte.
(2) Seleccionar o modificar tipos de aleación con baja contracción, rango de temperatura de fase líquido-sólido estrecho, alto contenido de eutéctico durante la cristalización o alta resistencia a altas temperaturas.
(3) Controlar estrictamente las impurezas dañinas y controlar correctamente la composición de la aleación para asegurar que alcance el rango especificado: ① El contenido de hierro en las aleaciones de aluminio no debe ser demasiado alto, y el contenido de silicio no debe ser demasiado bajo; ② Reducir el contenido de zinc, cobre y hierro en las aleaciones de aluminio-silicio y aluminio-cobre; ③ Agregar aleación de aluminio-silicio a las aleaciones de aluminio con bajo contenido de silicio para aumentar el contenido de silicio y reducir la contracción de la aleación; ④ Grietas en las fundiciones de aleación de magnesio: Si el contenido de aluminio, silicio y hierro en las aleaciones de magnesio es demasiado alto, agregar magnesio puro a la aleación para reducir el aluminio (grietas en frío) o demasiado bajo (grietas en caliente); controlar el contenido de hierro en las aleaciones de latón. ⑤ Controlar estrictamente el contenido de metales de bajo punto de fusión.
(4) Reducir el intervalo de solidificación de la aleación, aumentar el tiempo de solidificación isotérmica, refinar los granos y asegurar una solidificación uniforme de toda la pieza fundida pueden reducir el agrietamiento en caliente. La temperatura de vertido no debe ser demasiado alta para reducir la contracción de la aleación.
(5) Reducir el tiempo de permanencia en el molde puede reducir la fuerza de sujeción de la pieza fundida sobre el molde.
(6) Disminuir la temperatura superficial del molde para eliminar la tensión de agrietamiento térmico; por el contrario, aumentar la temperatura del molde y del núcleo para reducir la contracción y la tensión de contracción, disminuir la velocidad de enfriamiento del líquido de aleación y eliminar la tensión de agrietamiento en frío.
(7) Calentar las áreas del molde alrededor de la grieta donde la temperatura es baja, especialmente las áreas con una gran superficie.
(8) Las medidas de proceso de aumentar la presión durante la solidificación para mejorar las cavidades de contracción en áreas donde la contracción causa grietas también son aplicables a las grietas.
(9) Las grietas dentro de la pieza fundida son causadas por la contracción a alta temperatura. Se pueden eliminar utilizando una temperatura de vertido más baja, una temperatura del molde más baja, una velocidad de llenado más alta y una mayor presión de fundición, suplementación de presión oportuna o extrusión localizada.
(10) Mejorar la posición y la dirección de la entrada para evitar que el líquido de aleación erosione la pared de la cavidad y el núcleo, lo que dificultaría la contracción de la fundición y causaría grietas.
(11) Mejorar el estructura de fundición y uniformizar el espesor de la pared; maximizar el radio de fundición.
(12) Debido a las grietas causadas por la eyección, puede haber adherencia y pegajosidad del molde o núcleo. Es necesario modificar la estructura del molde. Observe la suavidad de la eyección, ajuste el mecanismo de extracción del núcleo y la varilla de empuje para asegurar una fuerza de eyección uniforme y asegúrese de que la pieza fundida avance en paralelo sin inclinarse y se expulse de manera uniforme. La varilla de empuje debe tener la resistencia suficiente para evitar la flexión elástica. El tiempo de eyección de la pieza fundida debe ser el adecuado, y la eyección debe ser lenta y suave.
(13) No debe haber espacio entre el núcleo móvil y el núcleo móvil. Al tirar del núcleo, el núcleo móvil debe moverse paralelo a la dirección axial sin inclinarse.