Se analizan los defectos de fundición de las piezas de aluminio de los compresores de los turbocompresores de motores de gasolina. Se analizan las posibles causas de estos defectos. Tras el análisis de la calidad del metal fundido, se exponen las razones para utilizar filtros de espuma cerámica con el fin de mejorar el proceso de fundición, lo cual se ha comprobado en la producción real. El uso del filtro cerámico en la fundición de metales reduce significativamente la tasa de rechazo, lo que reduce de forma efectiva el coste de producción.
La carcasa de aluminio del compresor del turbocompresor se fabrica mediante fundición por gravedad, y el núcleo de arena es un núcleo de arena recubierto. Debido a la rápida caída de temperatura que se produce durante el proceso de llenado del aluminio fundido en la fundición en molde metálico, es necesario realizar un llenado rápido. La temperatura de colada es de 710 °C, la temperatura de precalentamiento del molde es de 300-350 °C, el tiempo de llenado es de unos 6 s, y se colocan dos capas de mallas filtrantes de fibra en la base del bebedero.
En la producción real, aparecen en las piezas fundidas un gran número de defectos, como inclusiones y arrastres. En los casos más graves, las inclusiones de oxidación bloquean la sección del producto, y los defectos penetrantes que se forman provocan graves fugas de aire. Tras el tratamiento de granallado de la superficie, aparecen orificios, y en la sección de fractura se pueden observar óxidos a lo largo de todo el espesor de la pared.
Con el fin de analizar más a fondo los tipos de defectos y las causas de su formación, se tomaron muestras de los defectos de las piezas fundidas para someterlas a observación metalográfica, y se constató la presencia de defectos tales como inclusiones de óxido, poros y contracción. Los defectos mencionados anteriormente suelen deberse a un tratamiento inadecuado del aluminio fundido, a la falta de una desgasificación y eliminación de escorias eficaces, lo que provoca que estas acaben en la pieza fundida; o bien, un diseño inadecuado del sistema de colada puede provocar turbulencias y salpicaduras durante el proceso de colada.
El análisis del metal fundido consiste en aplicar un tratamiento de refinado con nitrógeno al aluminio fundido. Tras el tratamiento, el aluminio fundido se somete a un ensayo con un detector de hidrógeno. El resultado muestra que el contenido de H₂ por cada 100 g de Al es de 0,15 ml. La muestra metalográfica también se presentó limpia y sin escoria. Por lo tanto, se considera que los defectos de gas, escoria e inclusiones no se introducen en la fundición del aluminio fundido.
Una vez que el análisis de simulación numérica eliminó la causa de los desechos de fundición provocados por el aluminio fundido, se simuló numéricamente el proceso original utilizando el software MAGMA. Los resultados de la simulación muestran que el aluminio fundido se extiende directamente sobre la parte superior de la pieza de fundición tras pasar por el filtro para rellenar dicha parte, y que, a continuación, se desliza hacia abajo tras un llenado parcial. La velocidad es elevada y se producen turbulencias, salpicaduras y arrastre importantes.
Los defectos de fundición se deben principalmente a que no se controla de forma eficaz el proceso de llenado. Por lo tanto, ajustar el sistema de colada para que el llenado sea estable permite evitar eficazmente los defectos. El uso de un filtro de espuma cerámica es una de las formas más sencillas y eficaces de hacerlo. El filtro de espuma cerámica sustituye al filtro de fibra del proceso original. El proceso de llenado es estable, lo que evita turbulencias, arrastre y salpicaduras; además, se llena primero la parte inferior, lo que garantiza la alimentación.
El filtro de espuma cerámica Para la fundición de metales, no solo tiene un buen efecto filtrante sobre el aluminio fundido, sino que también evita eficazmente la formación de inclusiones oxidadas endógenas.