Los defectos de porosidad en la fundición de piezas estructurales para vehículos eléctricos (VE) durante la producción de moldes tienen múltiples causas. Estadísticamente, el 62 % está relacionado con factores propios del molde —como la disposición de los conductos de ventilación, la refrigeración y la estructura de los canales de colada— más que con el aluminio en bruto.
Una relación insuficiente del área total de ventilación, inferior al 0,6 %, en los moldes de fundición por contrapresión (CPC) provoca el atrapamiento de gas. Este factor representa el 27 % del total de desechos por porosidad en la producción en serie de piezas estructurales de pared delgada para vehículos eléctricos en fundiciones de aleaciones de aluminio.
Una disposición inadecuada de los canales de enfriamiento en el interior del molde de fundición LPDC provoca puntos calientes locales; una temperatura en la zona caliente superior a 510 ℃ prolonga el tiempo de solidificación, lo que genera defectos de porosidad concentrados en las zonas de pared gruesa de las llantas de aluminio fundidas.
La posición inadecuada de la entrada en el molde de fundición por gravedad provoca turbulencias en el aluminio fundido. El flujo turbulento arrastra óxido superficial y gas; este mecanismo contribuye a un 21 % de la tasa de fallos por porosidad cuando la velocidad de llenado supera los 0,45 m/s en el interior de la cavidad.
La simulación CAE de Procast, al omitir las zonas de alta acumulación de gas, provoca una ubicación incorrecta de las ranuras de ventilación. Sin la orientación de la simulación, la probabilidad de desviación en la posición de las ranuras de ventilación aumenta un 33 %, lo que induce directamente una porosidad por gas repetida en los lotes de moldes de piezas estructurales para vehículos eléctricos.
Los insertos de ventilación de acero para trabajo en caliente H13, obstruidos por residuos de aluminio, reducen la sección transversal efectiva de ventilación. Tras 800 ciclos continuos, la capacidad real de ventilación puede reducirse en un 39 %, incluso si el diseño original del molde de fundición por contrapresión (CPC) cumple con las especificaciones.
Una temperatura de precalentamiento del molde excesiva, superior a 310 ℃, ralentiza la velocidad de escape del gas. Los datos del taller indican que un precalentamiento excesivo aumenta la tasa de defectos de porosidad en la fundición en un 18 % para las secciones estructurales de nervaduras delgadas de los moldes de fundición LPDC.
Una distancia de alimentación del sistema de colada que supere el rango válido de 45-70 mm para los moldes de fundición por gravedad genera porosidad por contracción. Este defecto suele confundirse con porosidad por gas si no se realizan cortes transversales ni inspecciones metalográficas en las piezas de aleación de aluminio.
Una holgura de montaje superior a 0,20 mm entre los componentes de los insertos conlleva el riesgo de succión de aire. La presión negativa durante el llenado con aluminio fundido atrae aire ambiente hacia la cavidad; esta causa oculta representa el 14 % de los casos de porosidad en los moldes de piezas estructurales para vehículos eléctricos (EV).
Una rugosidad superficial de la cavidad (Ra) superior a 6,3 mm atrapa pequeñas bolsas de gas. Un pulido con un valor de Ra inferior a 3,2 reduce en un 47 % la aparición de defectos de porosidad dispersa en la fundición, originados en la superficie, en la producción de moldes para llantas de aluminio.
Una curva de acumulación de contrapresión inadecuada en los moldes de fundición por contrapresión (CPC) provoca un retraso en la descarga de gas. Una velocidad de aumento de la presión superior a 0,12 MPa/s impide que el gas de la cavidad se escape por completo durante la fase de llenado.
La inspección metalográfica permite diferenciar entre la porosidad por gas y la porosidad por contracción. La clasificación estadística respalda la modificación específica del molde; las reparaciones a ciegas sin inspección suponen un desperdicio medio de 1,8 ciclos de recursos de pruebas piloto en las fundiciones de aleaciones de aluminio.
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Preguntas frecuentes
P: ¿Qué porcentaje de los defectos de porosidad en las piezas de vehículos eléctricos se debe a factores relacionados con el molde?
R: Alrededor del 62 % de los fallos por porosidad se deben a factores estructurales relacionados con el molde.
P: ¿Cuál es el umbral de la relación de superficie de ventilación que provoca la retención de gas en el molde CPC?
R: Una relación de superficie de ventilación total inferior al 0,6 % aumenta significativamente el riesgo de desechos por porosidad gaseosa.
P: ¿Cuál es el umbral de velocidad de llenado que provoca porosidad inducida por turbulencias en los moldes de gravedad?
R: Una velocidad de flujo superior a 0,45 m/s aumenta el riesgo de retención de gas en el interior de la cavidad del molde.
P: ¿Cuántos ciclos de fundición deben transcurrir antes de que sea necesario limpiar los insertos de ventilación?
R: Alrededor de 800 ciclos; la acumulación de residuos reduce la capacidad real de ventilación en un 39 %.
P: ¿Qué umbral de temperatura de precalentamiento aumenta el riesgo de porosidad en los moldes LPDC?
R: Una temperatura de precalentamiento superior a 310 ℃ aumenta la tasa de defectos de porosidad en la fundición en un 18 %.
P: ¿Cuál es el rango válido de distancia de alimentación para la fundición por gravedad de aluminio?
R: La distancia de alimentación válida suele situarse entre 45 y 70 mm para compensar la contracción.
P: ¿Qué valor objetivo de rugosidad superficial (Ra) reduce la porosidad dispersa originada en la superficie?
R: Un pulido de la superficie de la cavidad por debajo de Ra 3,2 reduce la porosidad relacionada en aproximadamente un 47 %.
