El rendimiento de la fundición de aleaciones de aluminio se refiere al comportamiento del aluminio fundido durante el proceso completo de fundición, cristalización y enfriamiento. Incluye la fluidez, la contracción, la estanqueidad, la tensión de fundición y el getter. Estas características dependen de la composición de la aleación, pero también están relacionadas con factores de fundición, como la temperatura de calentamiento de la aleación, la complejidad de la pieza, el sistema de colada y de colada ascendente, la forma de la colada, etc.
Rendimiento de la fundición de aleaciones de aluminio
Las características de la fundición de aleaciones de aluminio incluyen la fluidez, la contractilidad, el agrietamiento térmico, la estanqueidad al aire, la tensión de fundición y la inspiración.
Fluidez
La fluidez se refiere a la capacidad del metal fundido de llenar el molde. El grado de fluidez determina si la aleación permite la fabricación de piezas de fundición complejas. La aleación eutéctica presenta la mejor fluidez entre las aleaciones de aluminio. Hay muchos factores que influyen en la fluidez, principalmente la composición, la temperatura y las partículas en fase sólida de óxidos metálicos, compuestos metálicos y otros contaminantes presentes en la aleación líquida. Sin embargo, los factores externos fundamentales son la temperatura de colada y la presión de colada. En la producción real, además de optimizar el proceso de fundición (refinado y eliminación de escorias), también es necesario mejorar la moldeabilidad y aumentar la temperatura de colada sin afectar a la calidad de la pieza fundida, con el fin de garantizar la fluidez de la aleación.
Contractilidad
La contracción es una de las principales características de las aleaciones de aluminio fundido. En términos generales, el proceso de la aleación se divide en tres etapas desde la fundición en estado líquido hasta la solidificación y el enfriamiento: la contracción en estado líquido, la contracción por solidificación y la contracción en estado sólido. La contracción de la aleación tiene una influencia decisiva en la calidad de la pieza fundida. Afectará al tamaño gradual de los poros de contracción, a la generación de tensiones, a la formación de grietas y a la variación dimensional.
Craqueo térmico
La aparición de grietas térmicas en las piezas de fundición de aluminio se debe principalmente a que la tensión de contracción de las piezas supera la fuerza de unión entre los granos metálicos. La mayoría de ellas se forman a lo largo de los límites de grano. En la zona de la fractura, el metal suele estar oxidado y pierde su brillo. Las grietas se extienden a lo largo del límite de grano y presentan una forma en zigzag: la superficie es más ancha y el interior, más estrecho. Por ello, algunas atraviesan la cara final de toda la pieza de fundición.
Estanqueidad al aire
La estanqueidad de la aleación de aluminio fundido se refiere al grado en que la pieza de fundición de aluminio de tipo cavidad no presenta fugas bajo la acción de gas o líquido a alta presión. La estanqueidad indica, en realidad, el grado de compacidad y pureza de la estructura interna de la pieza de fundición. La estanqueidad de la aleación de aluminio fundido está relacionada con las propiedades de la aleación. Cuanto menor sea el intervalo de solidificación de la aleación, menor será la tendencia a la porosidad, y cuanto más pequeños sean los poros de precipitación, mayor será la estanqueidad de la aleación.
Cuanto mayor sea el contenido de hidrógeno en el aluminio fundido, más poros se producen en la pieza fundida. Los poros en la pieza fundida de aluminio reducen su estanqueidad y su resistencia a la corrosión, además de mermar las propiedades mecánicas de la aleación. La clave para obtener piezas fundidas de aluminio sin poros o con pocos poros reside en las condiciones de fusión. Si se añade agente de recubrimiento Durante la fundición, el volumen inspiratorio de la aleación se reduce considerablemente. El refinado del aluminio líquido permite controlar eficazmente el contenido de hidrógeno en el aluminio líquido. AdTech online unidad de desgasificación Adopta una nueva tecnología de fabricación de materiales de alta contenido en silicio, lo que permite desgasificar eficazmente el aluminio fundido.
Tensión de fundición
La tensión de fundición incluye la tensión térmica, la tensión por transformación de fase y la tensión por contracción. La tensión térmica se debe a la irregularidad del espesor y a un enfriamiento desigual. La tensión de compresión se forma en las paredes delgadas, lo que da lugar a tensiones residuales en la pieza fundida. La tensión por cambio de fase se debe al cambio de fase que se produce durante el proceso de enfriamiento tras la solidificación, y al consiguiente cambio de volumen y tamaño. La tensión por contracción se debe a la tensión de tracción provocada por la obstrucción del molde y el núcleo cuando la pieza de fundición de aluminio se contrae. Esta tensión es temporal y desaparecerá automáticamente al desmoldar la pieza de fundición de aluminio.
Sin embargo, un tiempo de desmoldeo inadecuado suele provocar grietas térmicas; en particular, las aleaciones de aluminio fundidas en moldes metálicos son propensas a sufrir grietas térmicas bajo este tipo de tensión. La tensión residual en la aleación de aluminio fundida reduce las propiedades mecánicas de la aleación y afecta a la precisión de mecanizado de la pieza fundida. La tensión residual de las piezas fundidas de aluminio puede eliminarse mediante recocido.
Inspiratorio
Las aleaciones de aluminio absorben fácilmente el hidrógeno gaseoso, y la absorción es la principal característica de las aleaciones de aluminio fundido. Cuanto mayor es la temperatura de la solución de aleación de aluminio, mayor es la cantidad de hidrógeno que se absorbe. A 700 °C, la solubilidad del hidrógeno por cada 100 g de aluminio es de 0,5-0,9. Cuando la temperatura se eleva a 850 °C, la solubilidad del hidrógeno se multiplica por 2 o por 3. Si la aleación contiene impurezas de metales alcalinos, la solubilidad del hidrógeno en el aluminio líquido aumenta significativamente.
Además del gettering que se produce durante la fusión, las aleaciones de aluminio fundido también generan gettering al verterlas en el molde. Además del gettering que se produce durante la fusión, las aleaciones de aluminio fundido también generan gettering al verterlas en el molde. A medida que desciende la temperatura del aluminio líquido, la solubilidad del gas disminuye y el exceso de gas se precipita. Una parte del gas inevitable queda en la pieza fundida y forma poros de aire, lo que se conoce comúnmente como “poros diminutos”. En ocasiones, el gas se combina con la cavidad de contracción, y el gas precipitado en el aluminio líquido permanece en dicha cavidad.
Si la presión generada por la burbuja es muy elevada, la superficie del poro es lisa y se observa un anillo de capa brillante alrededor del orificio. Si la presión generada por la burbuja es baja, la superficie interior del poro presenta arrugas.