El estado del equilibrio térmico del molde influye directamente en las dimensiones finales de la pieza fundida. La expansión térmica del inserto de la cavidad provoca una desviación dimensional en las piezas fundidas en condiciones reales de producción en serie con moldes de fundición LPDC, por gravedad y de contrapresión CPC.
En condiciones de equilibrio térmico estable, el inserto de la cavidad H13 se expande hacia el exterior. La pieza fundida se solidifica dentro de la cavidad ampliada; las dimensiones de la pieza fundida aumentan entre 0,02 y 0,05 mm en comparación con la muestra de prueba del molde en frío para la producción de piezas en bruto de llantas de aluminio.
Precalentamiento insuficiente: el molde no ha alcanzado el equilibrio térmico. La expansión de la cavidad es insuficiente y las dimensiones de la pieza fundida tienden a ser menores que el valor nominal; este fenómeno es habitual en la fase inicial de puesta en marcha de la producción en serie con moldes de fundición LPDC.
Condición de sobrecalentamiento del molde (temperatura media mantenida por encima de los 320 ℃): la expansión térmica del inserto aumenta aún más; las dimensiones de la pieza fundida pueden superar el límite superior de tolerancia, lo que resulta especialmente evidente en los insertos de pared delgada de menos de 22 mm del molde de fundición por contrapresión (CPC).
El desequilibrio térmico del molde genera una desviación dimensional asimétrica. La zona caliente local se expande más que la zona fría, lo que provoca la deformación de la pieza fundida; el 31 % de los incidentes de incumplimiento de las tolerancias geométricas de las piezas estructurales de EV se deben a un campo de temperatura no uniforme en el molde en la fundición de aleaciones de aluminio.
La fluctuación del tiempo de ciclo rompe el equilibrio térmico estable. Un tiempo de ciclo más corto acumula más calor en el interior del molde; un tiempo de ciclo más prolongado permite que el molde se enfríe parcialmente. Un mismo molde produce dimensiones variables en las piezas fundidas cuando el tiempo de ciclo no se estabiliza en los lotes de moldes de fundición por gravedad.
Los resultados de la simulación del campo térmico con Procast CAE indican la tendencia a la expansión térmica, pero no pueden predecir completamente la deformación por fluencia a largo plazo. La medición con MMC de muestras reales de piezas fundidas sigue siendo necesaria para el control de bucle cerrado de las dimensiones en los moldes de fundición de aluminio.
Tras una parada prolongada de más de 8 horas, el molde pierde por completo el equilibrio térmico. Las primeras 8-12 piezas tras el reinicio presentan una gran fluctuación dimensional; por lo tanto, estas piezas iniciales deben considerarse no conformes y separarse para la producción con moldes de fundición LPDC.
La obstrucción parcial del circuito de refrigeración crea una zona caliente local. Aunque la lectura media de la temperatura del molde se mantenga dentro de las especificaciones, la sobreexpansión local del inserto provoca un exceso de tolerancia dimensional parcial en las piezas estructurales de fundición para vehículos eléctricos (EV).
El desgaste de la cavidad tras un periodo prolongado de producción añade un desplazamiento dimensional adicional. Tras 1.600-2.000 ciclos, la combinación de la expansión térmica y la abrasión superficial puede provocar un aumento de las dimensiones locales de la pieza fundida de entre 0,04 y 0,07 mm en el caso de los moldes de fundición por contrapresión (CPC).
Se debe establecer una correlación entre el registro de la temperatura de precalentamiento del molde y el registro de las dimensiones de la pieza fundida. Cuando se produzcan desviaciones en las dimensiones de la pieza fundida, compruebe primero si ha cambiado el estado de equilibrio térmico del molde antes de ajustar los parámetros del proceso de la máquina para los moldes de fundición por gravedad.
Para la aceptación transfronteriza de los moldes, la inspección dimensional de las muestras de fundición debe realizarse en condiciones estables de equilibrio térmico. La medición de piezas de prueba en arranque en frío conduce a una valoración errónea de la conformidad de las dimensiones de la cavidad en la inspección de recepción de los moldes de llantas de aluminio.
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Preguntas frecuentes
P: ¿Cómo afecta un molde en equilibrio térmico a las dimensiones de la fundición en comparación con una muestra de molde en frío?
R: Las dimensiones de la pieza fundida son entre 0,02 y 0,05 mm mayores que las de la pieza de prueba del molde en frío.
P: ¿Qué tendencia se observa en las dimensiones de la pieza fundida cuando el precalentamiento en la fase de arranque es insuficiente?
R: Una expansión inadecuada de la cavidad provoca que las dimensiones de la pieza fundida tiendan a ser menores que el valor nominal.
P: ¿Qué porcentaje de fallos en las tolerancias geométricas de las piezas de vehículos eléctricos se debe a un equilibrio térmico desigual del molde?
R: El 31 % de los incidentes de incumplimiento de tolerancias se deben a un campo de temperatura asimétrico en el molde.
P: ¿Cuántas piezas fundidas iniciales, tras una parada prolongada, deben descartarse debido a fluctuaciones dimensionales?
R: Las primeras 8-12 piezas tras la puesta en marcha presentan dimensiones inestables y deben descartarse.
P: ¿Qué fallo del molde provoca una sobreexpansión local mientras que la temperatura media se mantiene en valores normales?
R: La obstrucción parcial del circuito de refrigeración forma una zona caliente aislada en el interior del inserto del molde.
P: ¿Qué combinación de factores provoca un desvío dimensional tras 1.600-2.000 ciclos de producción?
R: La superposición de la expansión térmica del inserto y el desgaste por abrasión de la superficie de la cavidad.
P: ¿Por qué hay que evitar evaluar las dimensiones de la cavidad del molde con muestras de piezas de arranque en frío?
R: Sin equilibrio térmico, las dimensiones de la pieza no pueden reflejar el estado real de la producción en régimen de cruces.
