¿Cómo controlar los defectos de porosidad en la fundición de espuma perdida?

Defectos de porosidad (agujeros de gas, cavidades de contracción, agujeros de clavijas) son desafíos persistentes en Casting de espuma perdida (LFC), impactando directamente la integridad de los componentes, la opresión de presión y el rendimiento general. El control de la porosidad exige con éxito un enfoque sistémico que aborde cada etapa del proceso LFC único.

Comprender las raíces de la porosidad en LFC:
La porosidad en LFC proviene principalmente de dos fuentes:

1. Porosidad de gas: Generado por la descomposición del patrón de espuma cuando el metal fundido lo contacta. Si los gases resultantes no pueden escapar completamente a través del recubrimiento y el moho de arena antes de la solidificación del metal, quedan atrapados.

2. Porosidad de contracción: Ocurre debido a la alimentación inadecuada durante la fase de solidificación y contracción del metal, exacerbada si la presión de gas dificulta el flujo de metal líquido en áreas reducidas.

Estrategias clave para el control:

1. Optimizar el material y el diseño del patrón:

   • Densidad y tipo de espuma: Use poliestireno expandido (EPS) expandido de alta calidad y de alta calidad o espuma similar diseñada para la fundición. La espuma de menor densidad generalmente se descompone más rápido con menos residuos, pero requiere una cuidadosa consideración de resistencia. La densidad consistente en todo el patrón es crítica.

   • Diseño de patrones: Evite los cambios abruptos en el grosor de la sección. Incorpora radios generosos y transiciones suaves. Diseñe pasajes internos para permitir un fácil escape de vapor hacia respiraderos de moho o la copa de vertido. Minimice las líneas de pegamento y garantice enlaces fuertes y sin espacio utilizando adhesivos especializados.

2. Ingeniería del sistema de recubrimiento:

   • Permeabilidad: Esto es primordial. El revestimiento refractario debe Permita que los gases de pirólisis pasen rápidamente. Seleccione recubrimientos formulados específicamente para una alta permeabilidad a temperaturas elevadas. Optimizar el grosor de recubrimiento: demasiado grueso impide el flujo de gas, los riesgos demasiado delgados penetración en el metal.

   • Solicitud: Asegure una capa uniforme de recubrimiento sin burbujas. El secado debe ser minucioso y controlado para evitar la generación de gases (vapor) relacionada con la humedad durante el vertido. El secado inadecuado es una causa frecuente de porosidad subsuperficial.

3. Práctica precisa de vertido:

   • Temperatura de vertido: Equilibrio crítico. El metal debe estar lo suficientemente caliente como para descomponer completamente el patrón de espuma rápidamente y mantener la fluidez para la alimentación, pero no tan caliente como para causar la generación excesiva de gas, la erosión del moho o los problemas de contracción. Los requisitos de temperatura varían significativamente según la aleación; El control estricto no es negociable.

   • Tasa de vertido: Mantenga un vertido estacionario y suficientemente rápido para establecer una presión positiva en la cabeza de metal. Esta presión ayuda a forzar los gases de descomposición a través del recubrimiento y la arena mientras promueve la alimentación para contrarrestar la contracción. El vertido lento aumenta el riesgo de atrapamiento de gases.

   • Minimización de turbulencia: Evite salpicar o turbulencia excesiva en la cuenca de Sprue/Subwing, que puede atrapar aire o gases temprano en el relleno.

4. Asegurar una compactación y ventilación de moho efectivas:

   • Compactación de arena: Es esencial una compactación uniforme y adecuada de arena seca y sin correos alrededor del grupo recubierto. La mala compactación conduce a áreas sueltas donde los gases pueden acumularse o el metal puede penetrar, causando defectos. Las técnicas de vibración consistentes son vitales.

   • Desfogue: Proporcione suficientes vías de ventilación. Esto incluye la ventilación del grupo de patrón (a menudo a través de elevadores o respiraderos dedicados que conducen a la superficie de recubrimiento), ventilación adecuada del matraz y sistemas de ventilación potencialmente asistidos por vacío comunes en LFC. Los respiraderos deben ser claros y conducir directamente a la atmósfera.

5. Control de calidad del metal:

   • Desgasificación: Asegúrese de que el metal fundido esté correctamente desgasificado antes vertido para eliminar el hidrógeno disuelto y otros gases inherentes a la masa fundida, evitando que contribuyan a la porosidad tras la solidificación.

   • Selección de aleación y modificación: Tenga en cuenta las características inherentes de contracción de la aleación que se está lanzando. Algunas aleaciones se benefician de la modificación o refinadores de grano específicos que pueden mejorar las características de alimentación.

El control de la porosidad en la fundición de espuma perdida no se trata de una sola solución, sino que domina la interacción de los parámetros de patrón, recubrimiento, arena, metal y proceso. Las fundiciones que logran tasas de porosidad consistentemente bajas controlan rigurosamente cada variable:

• Utilice patrones de espuma apropiados y de alta calidad diseñados para el escape de vapor.

• Aplicar y secar recubrimientos uniformes altamente permeables.

• Vierta a la temperatura y tasa óptimas para la aleación.

• Asegure una excelente compactación de moho y ventilación efectiva.

• Comience con metal limpio y desgasificado.

Al abordar sistemáticamente estas áreas e implementar un riguroso control y monitoreo de procesos, las fundiciones pueden reducir significativamente los defectos de porosidad, mejorar la calidad, la confiabilidad y la rentabilidad de sus fundiciones de espuma perdida. El análisis continuo de defectos a través de métodos como rayos X o seccionamiento sigue siendo crucial para el refinamiento de procesos continuos.