Grietas

Cómo solucionar las grietas y los cierres en frío de los productos de fundición a la cera perdida
Esta guía proporciona un enfoque exhaustivo, paso a paso -desde el análisis de la causa raíz hasta el control y la inspección del proceso- para eliminar las grietas y los cortes en frío en la fundición de precisión.

I. Identificación y diferenciación de defectos
1. Grietas
Apariencia:
Defectos lineales largos e irregulares; pueden penetrar o permanecer en la superficie; las paredes internas suelen estar oxidadas y oscuras.

Desgarros en caliente: Ocurren durante la solidificación debido a la contracción restringida; a menudo en puntos calientes o transiciones de secciones.

Grietas en frío: Se forman en el estado sólido, normalmente causadas por tensión interna o choque térmico durante el tratamiento térmico.

Ubicaciones típicas:
Puntos calientes, esquinas, cuellos ascendentes, raíces de costillas y secciones internas complejas.

2. Cierres en frío
Apariencia:
Vetas lineales de color gris plateado en la superficie; dos corrientes metálicas no logran fusionarse completamente, dejando una interfaz oxidada.

Ubicaciones típicas:
Uniones de flujo, intersecciones de pared delgada, extremos de compuerta y zonas distantes del bebedero.

Diferencia:
Los cierres fríos suelen ser poco profundos y continuos; las grietas son más profundas y rugosas.

II. Principales causas de las grietas y medidas para contrarrestarlas
1. Diseño de la colada y sistema de compuertas
Causas:

Un gating desequilibrado provoca grandes gradientes de temperatura y una solidificación desigual.

Los puntos calientes sin vías de alimentación crean concentración de tensiones.

Contramedidas:

Optimice la compuerta para un llenado suave y direccional.

Proporcionar elevadores o enfriadores para garantizar la solidificación secuencial.

Evite las esquinas afiladas o los cambios bruscos de grosor; utilice filetes (R ≥ 3 mm).

2. Caparazón y disparo
Causas:

Baja resistencia de la cáscara o alta expansión térmica; la cocción insuficiente o excesiva provoca fragilidad.

Un grosor desigual de la cáscara provoca un enfriamiento desigual y constricción.

Contramedidas:

Utilizar carcasas de sol de sílice con baja dilatación térmica.

Controlar la temperatura/tiempo de cocción (normalmente 850-1100 °C).

Mantener uniforme el grosor de la cáscara (6-10 capas).

Verter mientras la cáscara está caliente para evitar la absorción de humedad y la acumulación de tensiones.

3. Aleación y fusión
Causas:

Una composición inadecuada de la aleación (exceso de S, P, Pb) disminuye la ductilidad en caliente.

La inclusión de gas o escoria provoca una microestructura frágil.

El sobrecalentamiento agranda el tamaño del grano y aumenta la susceptibilidad al desgarro en caliente.

Contramedidas:

Mantener la composición y pureza de la aleación dentro de las especificaciones.

Garantizar una fusión limpia: secar todas las herramientas, afinar y desgasificar.

Control de la temperatura de vertido:

Acero inoxidable: 1550-1600 °C

Acero al carbono: 1520-1570 °C

Aleación de aluminio: 700-740 °C

Temperatura de la carcasa: 900-1100 °C (acero), 450-550 °C (aluminio)

4. Refrigeración y Knockout
Causas:

El enfriamiento rápido o la retirada prematura de la cáscara provocan tensiones térmicas.

La estrecha unión entre metal y cáscara limita la contracción.

Contramedidas:

Enfriar gradualmente; prolongar el tiempo de mantenimiento para las partes gruesas.

Utilice arena o refrigeración por horno.

Evite la extracción forzada de la carcasa o las vibraciones fuertes.

III. Principales causas y contramedidas de los cierres en frío
1. Temperatura y velocidad de vertido
Causas:

La temperatura de vertido es demasiado baja o el metal se enfría demasiado rápido.

Un vertido demasiado lento provoca una mala fluidez.

Contramedidas:

Aumentar la temperatura de vertido y de la cáscara entre 10 y 20 °C por encima de lo normal.

Mantenga el vertido continuo, sin interrupciones.

Optimizar la relación de gating (bebedero : corredor : lingote ≈ 1 : 2 : 2).

2. Compuertas y dirección del flujo
Causas:

Las corrientes metálicas opuestas chocan, creando turbulencias y capas de película de óxido.

Contramedidas:

Utilizar compuertas de fondo o sistemas de flujo en la misma dirección.

Añadir orificios de ventilación o respiraderos de cera al final del llenado.

Verificar el patrón de flujo con simulación de flujo de molde (CAE).

3. Fluidez del metal
Causas:

Mala composición de la aleación, contaminación por gas/escoria o tiempo de mantenimiento excesivo.

Contramedidas:

Degas inmediatamente antes de verter.

Mantener una temperatura de fusión uniforme.

Añadir elementos que mejoren la fluidez (Si, Mg, Ni, según la aleación).

IV. Métodos de inspección y verificación
Elemento Método Finalidad
Defectos superficiales Pruebas con líquidos penetrantes (PT) Detectar microfisuras y líneas cerradas en frío
Defectos internos Radiografía / TC Evaluar la profundidad y dirección de la grieta
Metalografía Microscopía óptica Identificar grieta caliente/fría frente a estructura cerrada en frío
Tensión residual Galga extensométrica / perforación Localizar las zonas de concentración de tensiones

V. Resumen de los puntos clave preventivos
Relleno estable, solidificación secuencial y transiciones de espesor suaves.

Ventana de control de temperatura: metal, carcasa y entorno.

Reducir la restricción: igualar la expansión del metal y de la carcasa.

Fusión limpia: evitar la oxidación y las inclusiones.

Utilice el análisis de flujo de molde para los componentes críticos.

Cerrar el bucle de retroalimentación: localizar los defectos para mejorar el proceso.

VI. Lista de comprobación rápida para la resolución de problemas in situ
Confirme el tipo de defecto: cierre liso en frío o grieta oxidada en caliente.

Revisar las curvas de temperatura y tiempo de vertido/conchado.

Comprobar el registro de cocción de la cáscara y las barras de prueba de resistencia en caliente.

Verificar la composición de la aleación y el registro de refinado.

Inspeccionar las secciones transversales de las compuertas y la velocidad de vertido.

Compruebe la refrigeración y el procedimiento de noqueo.

En caso de defectos recurrentes, realizar análisis CAE y rediseño de herramientas.

VII. Cuadro de control de referencia
Tipo de aleación Temperatura de fluidez (°C) Temperatura de depósito (°C) Velocidad de fluidez Problemas típicos y soluciones
Acero al carbono 1520-1570 950-1050 Constante Grietas en caliente: filetes pequeños; Cierres en frío: flujo deficiente
Acero inoxidable 1550-1600 1000-1100 Estable Fisuras en caliente: Si bajo; Fisuras en frío: temperatura de vertido baja
Aleación de aluminio 700-740 450-550 Rápido Apagado en frío: película de óxido; Grietas: desequilibrio sobrecalentamiento/enfriamiento
Aleación de cobre 1080-1150 700-800 Suave Cortes en frío: Oxidación de Zn; Grietas: tensión térmica en puntos calientes

VIII. Tratamiento posterior y reparación
Grietas: Evitar la soldadura en zonas críticas. Si se reparan, aplique un tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar la tensión.

Cierres fríos: Los defectos superficiales menores pueden eliminarse mediante mecanizado; rechazar si se encuentran en zonas de carga.

La prevención ante todo: implante un sistema de “mapeo de defectos + trazabilidad de procesos” para la mejora continua.