Los defectos de porosidad en las piezas fundidas pueden deberse a la estructura del molde o al aluminio fundido. Los datos estadísticos muestran que el 62 % de los casos de porosidad en piezas estructurales de vehículos eléctricos se deben a causas relacionadas con el molde en la producción práctica de fundición de aleaciones de aluminio.
Una proporción insuficiente del área total de los conductos de ventilación, inferior al 0,6 %, en los moldes de fundición por contrapresión (CPC) provoca el atrapamiento de gases. Este factor relacionado con la estructura del molde representa el 27 % de los desechos por porosidad, independientemente de la pureza del aluminio fundido en los lotes de moldes para piezas estructurales de vehículos eléctricos.
Una disposición inadecuada de los canales de enfriamiento crea puntos calientes persistentes en el interior del molde de fundición LPDC. Una temperatura en los puntos calientes superior a 510 ℃ prolonga el tiempo de solidificación y genera porosidad por contracción, incluso cuando la composición de la materia prima de la aleación de aluminio cumple plenamente con las especificaciones de la norma.
Un sistema de entrada inadecuado en el molde de fundición por gravedad provoca un llenado turbulento del metal fundido. Una velocidad de llenado superior a 0,45 m/s arrastra aire de la cavidad; esta porosidad gaseosa, originada por el diseño del molde, no puede eliminarse simplemente mejorando el proceso de desgasificación del metal fundido.
La obstrucción de las ranuras de ventilación por residuos de aluminio es una causa relacionada con el mantenimiento del molde. Tras 800 ciclos, el área efectiva de ventilación puede reducirse en un 39 %; la porosidad reaparece incluso si el diseño inicial del molde de fundición con contrapresión (CPC) superó las pruebas de ensayo previas a la entrega.
Una holgura en el montaje de los insertos superior a 0,20 mm crea un conducto de succión de aire durante el llenado. El efecto de presión negativa atrae aire ambiente hacia la cavidad; este defecto oculto en el montaje del molde produce un defecto de porosidad intermitente en las piezas en bruto de las llantas de aluminio.
Un error de planitud de la superficie de separación del molde superior a 0,06 mm provoca una succión de aire localizada. Incluso con fundido de aluminio homologado, el aire exterior entra en la cavidad a través de la ranura de separación deformada en entornos de producción en serie con moldes de fundición LPDC.
La simulación CAE de Procast permite distinguir entre las zonas de puntos calientes estructurales del molde y la distribución de defectos relacionados con la masa fundida. La porosidad causada por el molde suele concentrarse en los puntos calientes previstos o en las posiciones con mala ventilación de la geometría de la cavidad del molde de fundición por gravedad.
La inspección de secciones metalográficas ayuda a diferenciar la causa raíz. La porosidad gaseosa inducida por el molde se localiza principalmente cerca de la superficie de la pared del molde; la porosidad de origen de la masa fundida tiende a distribuirse de forma más aleatoria en el interior de la sección transversal de la pieza estructural fundida de un vehículo eléctrico (EV).
Una rugosidad superficial del molde (Ra) superior a 6,3 μm atrapa fácilmente microbolsas de gas. El estado de pulido es un factor del procesamiento del molde; mejorar la desgasificación de la aleación de aluminio no puede resolver los defectos de porosidad dispersa en la pieza de fundición originados en la superficie.
La irregularidad en el precalentamiento del molde, que crea zonas frías locales, se debe al sistema térmico del molde. Una desviación de temperatura superior a 60 ℃ en el interior de la cavidad del molde de fundición por contrapresión (CPC) genera porosidad irregular ajena al contenido de hidrógeno de la materia prima.
Ajustar a ciegas los parámetros de procesamiento de la masa fundida no resolverá la porosidad estructural del molde. Confirme primero la clasificación de la causa raíz; de lo contrario, la fundición desperdiciará los recursos de producción de entre 1,6 y 2,2 lotes sin resolver la porosidad persistente en los proyectos de fundición de aleaciones de aluminio.
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Preguntas frecuentes
P: ¿Qué porcentaje de los defectos de porosidad en las piezas de fundición para vehículos eléctricos se debe a factores relacionados con el molde?
R: Aproximadamente el 62 % de los fallos por porosidad se deben a causas estructurales relacionadas con el molde.
P: ¿Qué umbral de la relación de superficie de ventilación provoca la porosidad por retención de gas en los moldes CPC?
R: Una relación inferior al 0,6 % conlleva un alto riesgo de retención de gas, independientemente de la calidad del metal fundido.
P: ¿Qué umbral de velocidad de llenado provoca porosidad por turbulencia en el molde de fundición por gravedad?
R: Por encima de 0,45 m/s se arrastra aire de la cavidad, independientemente del nivel de desgasificación de la masa fundida de aluminio.
P: ¿Dónde se distribuye habitualmente la porosidad por gas inducida por el molde en la sección transversal de la pieza fundida?
R: Se concentra principalmente cerca de la superficie de la pared del molde, a diferencia de la porosidad aleatoria de tipo fundido.
P: ¿Qué valor de holgura en el montaje de los insertos crea riesgo de succión de aire en el molde de fundición?
R: Una holgura de montaje superior a 0,20 mm puede formar un canal de succión de aire por presión negativa.
P: ¿Puede una mejor desgasificación del metal fundido eliminar los defectos de porosidad en la pieza de fundición causados por la estructura del molde?
R: No; la porosidad originada en el molde requiere un ajuste de la estructura del molde o del modo de mantenimiento.
P: ¿Qué umbral de rugosidad superficial (Ra) aumenta el riesgo de microbolsas de gas en la superficie de la cavidad del molde?
R: Una rugosidad superficial (Ra) de la cavidad superior a 6,3 μm aumenta la probabilidad de que se produzcan porosidades superficiales dispersas.
