Las grietas en las piezas de fundición de aluminio constituyen un tipo de defecto muy perjudicial, ya que destruyen la continuidad de la estructura metálica. En los procesos posteriores de extrusión o calandrado, no es posible unirlas mediante presión. Por ello, durante la inspección de los lingotes, aquellos que presentan grietas se consideran un producto de desecho absoluto. La presencia de grietas de fundición afecta gravemente a la eficiencia productiva y a los beneficios económicos de las empresas de transformación del aluminio. Por lo tanto, es necesario analizarlas y estudiarlas de forma sistemática, así como adoptar medidas eficaces en la producción, con el fin de reducir la aparición de defectos por grietas y mejorar el rendimiento de los lingotes.
Grieta en la fundición
Según su proceso de formación, las grietas de fundición suelen clasificarse en grietas en caliente y grietas en frío.
Las grietas en caliente son grietas que se forman durante el intervalo efectivo de cristalización. Tomando como ejemplo los lingotes redondos, las manifestaciones macroscópicas son grietas superficiales, grietas centrales, grietas anulares, grietas radiales, grietas en la entrada de colada, etc.
El término «grietas en frío» hace referencia a las grietas que se forman cuando la aleación se encuentra por debajo de su temperatura de solidus, y la mayoría de ellas se producen en torno a los 200 °C. Las grietas laterales, las grietas en la parte inferior y las fisuras son, en su mayoría, grietas en frío.
Las grietas en frío suelen producirse en las partes sometidas a tracción de las piezas fundidas. Las piezas fundidas con grandes diferencias de espesor de pared y formas complejas, especialmente las de gran tamaño y poco espesor, son propensas a sufrir grietas en frío. Todos los factores que puedan aumentar la tensión en la pieza fundida o reducir su resistencia y plasticidad favorecerán la aparición de grietas en frío.
Las grietas en caliente son un defecto común en la fundición que resulta difícil de eliminar por completo. Salvo en el caso de la aleación de Al-Si, pueden encontrarse en casi todas las aleaciones de aluminio deformadas industrialmente. El mecanismo de formación de las grietas térmicas incluye principalmente la teoría de la resistencia, la teoría de la película líquida y la teoría de la formación de grietas. Entre ellas, la teoría de la resistencia es la más generalizada. Basándose en los resultados de las investigaciones sobre las propiedades mecánicas a alta temperatura de la aleación, se cree que todas las aleaciones presentan un “rango de temperatura de fragilidad” en el que la resistencia y el alargamiento son extremadamente bajos en la zona sólido-líquida por encima de la temperatura de solidus. Cuando la aleación se enfría en este intervalo, si la tensión provocada por la contracción supera la resistencia del metal en ese momento, o si la deformación causada por la tensión supera la plasticidad del metal, se producirá la generación de grietas en caliente.
En el proceso de producción, por lo general no se producen grietas en caliente ni grietas en frío de forma aislada. La mayoría de ellas se originan primero como grietas en caliente y, posteriormente, durante el proceso de enfriamiento, estas grietas en caliente se transforman en grietas en frío.
Reparación de piezas de aluminio fundido
Los factores que influyen en la aparición de grietas en las piezas fundidas están relacionados principalmente con la calidad del metal fundido, el equipo de fundición, las condiciones del proceso de fundición y la estructura granular. Por lo tanto, podemos adoptar las medidas oportunas en estos cuatro aspectos para evitar la aparición de grietas en las piezas fundidas.
Reducir el contenido de impurezas
La optimización de la composición química puede mejorar la moldeabilidad de la aleación y reducir la formación de grietas en el lingote. Cuando el contenido de impurezas es elevado, aumenta la distorsión de la red cristalina en la estructura de la aleación, se incrementan las tensiones internas y disminuye considerablemente la capacidad de resistir la deformación plástica, lo que hace que la aleación sea propensa a la formación de grietas.
Reducir el contenido de gases y el contenido de inclusiones
Durante la fundición del aluminio y las aleaciones de aluminio, los gases del horno y del aire deben interactuar con el aluminio fundido en la interfaz, lo que da lugar a procesos como la combinación, la descomposición, la disolución y la difusión. El aluminio se oxida y absorbe gas.
Dado que el H₂ presente en el gas absorbido por la masa fundida representa más del 85%, y que la solubilidad del hidrógeno en la masa fundida disminuye a medida que baja la temperatura. Cuando el material fundido se cristaliza y se solidifica, se precipita una gran cantidad de gas y se forman poros en el lingote. Las inclusiones y los poros pueden debilitar la unión entre los granos, provocando una concentración de tensiones, lo que reduce la plasticidad y la resistencia del lingote y da lugar a grietas de fundición.
La tecnología AdTech puede resolver el problema de las grietas en las aleaciones de aluminio. El unidad de desgasificación en línea y Unidad de filtrado CFF La tecnología desarrollada por AdTech permite eliminar el hidrógeno y otras impurezas, y reducir la porosidad y las grietas de las aleaciones de aluminio.