Tipos de defectos de fundición

Cuando se realiza un proceso de fundición, existen diversos factores que pueden generar defectos en la pieza fabricada y que deben ser controlados para lograr una producción óptima. En tanto que algunos defectos sólo afectan la apariencia de las partes producidas, otros pueden tener efectos adversos importantes en su integridad estructural. Entre dichos factores se puede mencionar la temperatura de colada, las condiciones del molde, las impurezas del material a fundir, la cantidad vertida en la colada, el tiempo de enfriamiento etc.

Los defectos que puede presentar una pieza fundida son descritos a continuación.

En las fundiciones se pueden desarrollar varios defectos (figs. 10.12 y 10.13). Debido a que en el pasado se utilizaron diferentes nombres para describir el mismo defecto, el International Committee of Foundry Technical Associations ha elaborado una nomenclatura estandarizada que consta de siete categorías básicas de defectos de fundición, identificadas con letras mayúsculas en negritas:

A: Proyecciones metálicas: consisten en aletas, rebabas o proyecciones, como ampollas y superficies rugosas.

B: Cavidades: consisten en cavidades redondeadas o rugosas, internas o expuestas, incluyendo sopladuras, puntas de alfiler y cavidades por contracción

C: Discontinuidades: como grietas, desgarramientos en frío o en caliente, y puntos frío. Si no se permite que el metal se contraiga libremente al solidificarse, pueden presentarse grietas y desgarres. Aunque varios factores están involucrados en el desgarramiento, el tamaño grueso del grano y la presencia de segregaciones de bajo punto de fusión a lo largo de los límites de los granos (intergranulares) incrementan la tendencia al desgarramiento en caliente. El punto frío es una interfaz en una fundición que no se funde totalmente debido al encuentro de dos corrientes de metal líquido provenientes de dos compuertas diferentes.

D: Superficie defectuosa: como pliegues, traslapes y cicatrices superficiales, capas de arena adherida y escamas de óxido.

Fundición incompleta: como fallas (debidas a solidificación prematura), volumen insuficiente del metal vaciado y fugas (por la pérdida de metal del molde después de haber sido vaciado). Las fundiciones incompletas también pueden provenir de una temperatura muy baja del metal fundido o de un vaciado muy lento del mismo. F: Dimensiones o formas incorrectas: debido a factores como tolerancia inapropiada para la contracción, error de montaje del modelo, contracción irregular, modelo deformado o fundición alabeada. G:

Inclusiones: se forman durante la fusión, solidificación y moldeo; en general son no metálicas. Se consideran dañinas porque actúan como multiplicadoras de esfuerzos y, por lo tanto, reducen la resistencia de la fundición. Durante el procesamiento del metal fundido se pueden filtrar partículas tan pequeñas como 30 m. Las inclusiones se pueden formar durante la fusión, cuando el metal fundido reacciona con el medio ambiente (por lo común oxígeno) o con el crisol o el material del molde; por reacciones químicas entre los componentes del metal fundido; o a partir de escorias y otros materiales extraños atrapados en el metal fundido. El astillado de la superficie del molde y de los corazones o machos también puede producir inclusiones, lo que indica la importancia de la calidad de los moldes y de su mantenimiento.

Porosidad

La porosidad en una fundición puede ser ocasionada por contracción, gases, o por ambos. Se pueden desarrollar regiones porosas debido a la contracción del metal solidificado. Las secciones delgadas de una fundición se solidifican antes que las regiones gruesas; en consecuencia, el metal fundido fluye dentro de las regiones más gruesas que aún no se han solidificado. Las regiones porosas se pueden desarrollar en la parte central debido a la contracción, ya que la región más gruesa comienza a solidificarse primero. También puede desarrollarse microporosidad cuando el metal líquido se solidifica y contrae entre las dendritas y entre sus ramas. La porosidad es dañina para la ductilidad de una fundición y para su acabado superficial, haciéndola permeable y, por lo tanto, afectando la hermeticidad de recipientes presurizados producidos por fundido. La porosidad ocasionada por la contracción se puede reducir o eliminar por los siguientes medios: • Debe suministrarse la cantidad adecuada de metal líquido para evitar las cavidades ocasionadas por la contracción. • Los enfriadores internos o externos, como los utilizados en la fundición en arena (fig. 10.14), también son un medio efectivo de reducir la porosidad por contracción. Su función consiste en aumentar la velocidad de solidificación en las regiones críticas. En general, los enfriadores internos se fabrican con el mismo material que la fundición y se dejan dentro de ella. Sin embargo, pueden surgir problemas relativos a la fusión apropiada de los enfriadores internos con la fundición; por ello, los talleres de fundición suelen evitar el uso de dichos enfriadores. Los enfriadores externos pueden ser del mismo material o ser de hierro, cobre o grafito. • En las aleaciones, la porosidad se puede reducir o eliminar haciendo más pronunciado el gradiente de temperatura. Por ejemplo, es posible utilizar materiales para moldes que tienen una mayor conductividad térmica. • Otro método para reducir la porosidad consiste en someter la fundición a un prensado isostático en caliente (ver sección 17.3.2). Debido a que los metales líquidos tienen una solubilidad mucho mayor para los gases que los metales sólidos (fig. 10.15), cuando un metal comienza a

solidificarse, los gases disueltos se expelen de la solución. Los gases también pueden provenir de la reacción del metal fundido con los materiales del molde. Los gases se acumulan en zonas donde existe porosidad (como en las regiones interdendríticas), u originan microporosidad en la fundición, sobre todo en el hierro, aluminio y cobre fundidos. Los gases disueltos se pueden retirar del metal fundido mediante el lavado o purgado, con un gas inerte, o fundiendo y vaciando el metal al vacío. Si el gas disuelto es oxígeno, el metal fundido se puede desoxidar. En general, el acero se desoxida con materiales de aluminio, silicio, aleaciones a base de cobre con cobre fosforoso, titanio y zirconio.

Es difícil determinar si la microporosidad es el resultado de la contracción o si la causan los gases. Si la porosidad es esférica y tiene paredes lisas (similar a los agujeros brillantes del queso suizo), generalmente se debe a gases; pero si las paredes son rugosas y angulares, es probable que se deba a la contracción entre dendritas. La porosidad gruesa obedece a la contracción y por lo común se le llama cavidad por contracción