En los trabajos relacionados con la calidad de la fundición de aluminio, se suele confundir la porosidad por contracción con la porosidad por gases. La morfología de los poros, su distribución y ubicación, la predicción mediante CAE y la observación metalográfica sirven de apoyo para determinar la causa raíz a la hora de resolver problemas en los procesos de fundición LPDC, por gravedad y por contrapresión CPC.
La porosidad por contracción se origina en la contracción volumétrica que se produce durante la solidificación de la aleación. Aparece principalmente en las zonas de «puntos calientes» de la pieza fundida, predichas por la simulación de solidificación Procast, donde el metal que se solidifica en último lugar no puede recibir suficiente alimentación del aluminio fundido adyacente en el caso de los moldes para piezas estructurales EV.
Morfología típica de la porosidad por contracción: poro de textura dendrítica irregular, con pared interna rugosa. Los grupos de poros se concentran en los puntos de intersección de las paredes gruesas de la pieza; los poros aislados de forma esférica rara vez corresponden a un defecto de origen puramente por contracción en las piezas de fundición por gravedad.
Múltiples factores desencadenantes de la porosidad por contracción: vía de alimentación insuficiente, solidificación prematura del sistema de canales, puntos calientes locales en el molde y tiempo de mantenimiento de la contrapresión inadecuado en la producción en serie con fundición por contrapresión (CPC).
La porosidad gaseosa se debe principalmente al hidrógeno disuelto, al gas procedente de la descomposición del agente desmoldeante o al aire de succión infiltrado. La porosidad gaseosa presenta en su mayoría poros de forma redonda o casi redonda; el estado de la pared interna varía en función de la fuente de gas en el caso de las piezas en bruto de llantas de aluminio fundidas en moldes LPDC.
La porosidad gaseosa de origen hidrogenado presenta una pared interna lisa y brillante; los poros de origen del aire de succión presentan una película de óxido en la superficie interna; los poros debidos a la descomposición del agente desmoldeante contienen residuos ricos en carbono en el interior de la cavidad del poro, lo cual es relevante para el análisis de calidad de la fundición de aleaciones de aluminio.
La porosidad de tipo mixto es muy frecuente en los lotes reales de taller: el gas se acumula dentro de una cavidad de contracción preexistente, formando un defecto compuesto de contracción y gas. La simple inspección visual suele clasificar erróneamente el defecto compuesto como porosidad gaseosa pura en las piezas fundidas estructurales de vehículos eléctricos (VE).
Distinción en la simulación de Procast: el gradiente del tiempo de solidificación predice el riesgo de contracción; la simulación de la difusión de hidrógeno o del llenado bajo presión negativa predice el riesgo de porosidad gaseosa. Estos dos tipos de defectos requieren direcciones de optimización totalmente diferentes para los proyectos de moldes de fundición por gravedad.
Método de discriminación mediante pruebas de proceso: aumentar la intensidad de enfriamiento del molde. Si la gravedad del defecto disminuye, esto apunta a un origen por contracción; si la cantidad de poros permanece sin cambios o incluso empeora, existe una alta sospecha de que el problema provenga de una fuente de gas en los moldes de fundición por contrapresión (CPC).
Un enfriamiento por pulverización externa inadecuado puede provocar ambos defectos: una pulverización insuficiente deja porosidad por contracción en puntos calientes; una pulverización excesivamente intensa provoca una solidificación rápida de la capa superficial y bloquea el canal de alimentación, agravando la contracción interna a pesar de la caída de la temperatura superficial en los moldes de fundición LPDC.
Secuencia de prioridades para la resolución de problemas: confirme primero las características metalográficas del defecto. Distinga entre contracción, gas o tipo mixto; a continuación, centre la atención en la estructura del molde, la refrigeración, la curva de presión o la calidad de la masa fundida; evite el ajuste a ciegas de los parámetros en los lotes de moldes de fundición de aluminio.
Escollos transfronterizos en el servicio posventa: los clientes extranjeros suelen atribuir todos los defectos por poros al hidrógeno. En muchos casos de defectos por contracción se desperdicia capacidad de producción al aumentar repetidamente el tiempo de desgasificación de la masa fundida sin resolver la causa raíz real relacionada con el molde.
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Preguntas frecuentes
P: ¿En qué zonas de las piezas de fundición de aluminio se distribuye preferentemente la porosidad por contracción pura?
R: Se concentra en las zonas de intersección de paredes gruesas y puntos calientes previstas por la simulación de solidificación.
P: ¿Qué característica morfológica típica distingue el aspecto de los poros de la porosidad por contracción?
R: Poros de textura dendrítica irregular con pared interior rugosa y distribución agrupada.
P: ¿Qué característica de la pared interior de los poros es propia de la porosidad gaseosa originada por la disolución de hidrógeno?
R: Una pared interna del poro lisa y brillante, sin contaminación por residuos de óxido ni de carbono.
P: ¿Qué tipo de defecto se forma cuando se acumula gas en el interior de una cavidad de contracción preexistente?
R: Porosidad compuesta mixta de contracción y gas, fácil de confundir con la porosidad gaseosa pura.
P: ¿Qué prueba sencilla ayuda a diferenciar la porosidad por contracción de la de origen gaseoso?
R: Aumentar la intensidad de enfriamiento del molde; la reducción de los defectos indica que se trata de un defecto dominado por la contracción.
P: ¿Cómo puede un enfriamiento por pulverización externa excesivamente intenso agravar la porosidad interna por contracción?
R: La rápida formación de una capa superficial bloquea el canal de alimentación y atrapa la cavidad de contracción en el interior de la pieza fundida.
P: ¿Por qué el proceso de desgasificación es ineficaz para los defectos de porosidad pura por contracción?
R: La contracción se origina en la contracción volumétrica durante la solidificación, más que en el hidrógeno gaseoso disuelto.
