Causas del fallo de los moldes de fundición a presión

Fecha:

2022-04-06

Debido al largo ciclo de producción, la elevada inversión, la alta precisión de fabricación y el elevado precio del molde de fundición a presión, se espera una prolongada vida útil del mismo. Sin embargo, por la acción de una serie de factores internos y externos —como los materiales y los procesos de fabricación—, el molde suele ser desechado por fallos prematuros, lo que conlleva un importante consumo.

Causas del fallo de los moldes de fundición a presión

Debido al largo ciclo de producción, la elevada inversión, la alta precisión de fabricación y el elevado precio de los moldes de fundición a presión, se espera que estos presenten una larga vida útil. Sin embargo, por los efectos de una serie de factores internos y externos —como los materiales y los procesos de fabricación—, los moldes pueden llegar a ser desechados por fallas prematuras, lo que conlleva un considerable desperdicio.

Las principales formas de falla de los moldes de fundición a presión incluyen el biselado, las grietas en las esquinas, las fisuras, las grietas por calor (fisuras), los rayones, el desgaste, entre otras. Las principales causas de la falla de los moldes de fundición a presión son: defectos propios del material, dificultades en el procesamiento, el uso, el mantenimiento y el tratamiento térmico.

Como todos sabemos, el nivel de exigencia en la aplicación de los moldes de fundición a presión es extremadamente elevado. Tomemos como ejemplo el molde de fundición a presión de aluminio: el punto de fusión del aluminio se sitúa entre 580 y 740 °C; durante el proceso, la temperatura del metal fundido se mantiene entre 650 y 720 °C. En la fundición a presión sin precalentamiento del molde, la temperatura de la superficie de la cavidad aumenta desde la temperatura ambiente hasta la del metal líquido, lo que somete dicha superficie a una elevada tensión de tracción. Al efectuar la expulsión, la superficie de la cavidad soporta una importante tensión de compresión. Tras más de mil ciclos de fundición a presión, aparecen grietas y otros defectos en la superficie del molde.

No resulta difícil constatar que el criterio de aplicación en la fundición a presión implica un calentamiento y un enfriamiento rápidos. El material del molde debe ser un acero para moldes de trabajo en caliente, con alta resistencia a la fatiga térmica y a la fatiga en frío, así como elevada tenacidad a la fractura y estabilidad térmica. En la actualidad, el H13 (5Cr5CoV1Si) es un material ampliamente utilizado; se sabe que el 80 % de los moldes fabricados en el extranjero están hechos de H13, mientras que en China sigue siendo muy empleado el 3Cr2W8V. Sin embargo, este último presenta características de proceso deficientes, pobre transferencia de calor, un alto coeficiente de expansión lineal y elevadas tensiones térmicas durante la operación, lo que puede provocar fisuración del molde o incluso su rotura. Además, al someterse a calentamiento, tiende a carburizarse fácilmente, lo que reduce la resistencia al desgaste del molde. Los aceros martensíticos son adecuados para moldes con exigencias bajas de resistencia al desgaste y a la corrosión, y ofrecen buena resistencia a la fisuración por calor. Las aleaciones de tungsteno‑molibdeno y otras superaleaciones resistentes al calor se limitan a insertos de tamaño pequeño y mediano que presentan severas fisuras por calor y corrosión. Aunque estas aleaciones son frágiles y sensibles a las vacantes, poseen la ventaja de una excelente transferencia de calor y una gran adaptabilidad para moldes de fundición a presión de piezas gruesas que deben enfriarse pero no pueden equiparse con canales de agua. Por ello, el H13 sigue mostrando un rendimiento satisfactorio cuando se aplica un tratamiento térmico eficaz y se mantiene una gestión productiva adecuada.

Los materiales utilizados para la fabricación del molde de fundición a presión deben cumplir los requisitos de diseño en todos los aspectos, a fin de garantizar la vida útil de servicio del molde bajo las condiciones normales de uso. Por ello, antes de poner en producción la pieza, se deben realizar una serie de inspecciones para resolver los problemas relacionados con los materiales. Con el fin de prevenir la aparición inicial de piezas defectuosas y el desperdicio de costos de procesamiento ocasionados por materiales de baja calidad, los métodos de inspección más frecuentes incluyen la inspección macroscópica de corrosión, la inspección metalográfica y la inspección por ultrasonidos.

(1) Inspección de corrosión macroscópica: inspeccionar la estructura porosa, la porosidad por contracción, las fisuras, las grietas, las impurezas de materiales no metálicos, así como las fisuras y juntas provocadas por el martilleo en la superficie de los materiales principales.

(2) Examen metalográfico, para verificar la contracción, la distribución, el tamaño de grano y las impurezas intergranulares de la cementita en la microestructura del material principal.

(3) Inspección por ultrasonidos, principalmente para detectar defectos internos y dimensiones de los materiales

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