DEFECTOS DE LAS ALEACIONES DE ALUMINIO - AdTech Metallurgical Materials Co., Ltd.

6 de febrero ESTUDIO DE LOS DEFECTOS DE SOLIDIFICACIÓN DE UNA ALEACIÓN DE ALUMINIO

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ESTUDIO DE LOS DEFECTOS DE SOLIDIFICACIÓN DE UNA ALEACIÓN DE ALUMINIO

Arrastramiento de una película de óxido doble
(1) Una ola de ruptura se forma por la turbulencia superficial. (2) Los dos lados no humedecidos de las películas de óxido entran en contacto entre sí.
(3) Una película de óxido doble se sumerge en el líquido a granel en forma de defecto similar a una grieta.

Defectos de arrastre
La turbulencia superficial provoca el arrastre de bifilmes y de las burbujas asociadas.
A – B: Las pequeñas burbujas arrastradas forman poros en la bicapa.
C y D: Las burbujas grandes flotan, dejando rastros antes de ser capturadas en otro lugar o de desprenderse finalmente.

Defectos de arrastre

Evolución de Bifilm

Enrollado
El bifilm se apelmaza y se enreda hasta adoptar una forma compacta y retorcida.
Si el líquido situado bajo la superficie experimenta turbulencias a gran escala, Re > 2000

Desplegándose
Se ha completado el llenado del molde, Re < 2000
Precipitación de gas a través de una película de alúmina
Formación de poros interdendríticos
Define las propiedades del material fundido

Efecto del contenido de hidrógeno y de la separación entre los brazos de las dendritas

Parte inferior izquierda:
Microinflación

Parte inferior derecha:
En tiempos de solidificación cortos, la densidad de poros aumenta a medida que aumenta el contenido de hidrógeno.

Arriba a la izquierda:
Grupos de poros múltiples.

Arriba a la derecha:
A medida que aumentan los tiempos de solidificación, la densidad de poros disminuye al aumentar el contenido de hidrógeno.

Problemas derivados de las películas sumergidas
Problema de mecanizado
Los óxidos de E son mucho más duros que el propio metal, lo que provoca que se arrastren durante el mecanizado y dejen surcos antiestéticos.
El filo de la herramienta suele astillarse o desafilarse al enfrentarse a este tipo de problemas.

Estanqueidad
» En el caso de piezas fundidas de sección delgada de 5 mm o menos, los defectos de la película pueden extenderse de una pared a otra a lo largo de la cavidad del molde, conectando así la cavidad de la pieza fundida y las superficies mediante una vía de fuga.
«» Los defectos en forma de burbuja son especialmente problemáticos en lo que respecta a la estanqueidad, ya que necesariamente se originan en una superficie de fundición y se conectan con la superficie superior.
Fluidez
  La fluidez de la masa fundida limpia es siempre mayor que la de la masa fundida sucia, y permite la colada a una temperatura más baja.
«» Los beneficios acumulados son muy valiosos.

Efecto sobre las propiedades mecánicas: resistencia a la tracción máxima (UTS) y alargamiento
El espaciado entre los brazos de las dendritas aumenta
Disminución de la fuerza ...
El E E alargamiento disminuye
Resistencia a la fractura
El disminuye
Las propiedades de fatiga de disminuyen
Corrosión
«» Las picaduras y los filamentos de corrosión se producen principalmente en los defectos de fundición arrastrados.

Eliminación de defectos de solidificación
Desgasificación

Diagrama esquemático en el que se describen las distintas etapas de desgasificación

Desgasificación
Para eliminar el hidrógeno del aluminio líquido, es imprescindible llevar a cabo un proceso de desgasificación.
El E E Flux, los gases de purga, la desgasificación al vacío y la vibración ultrasónica pueden utilizarse como métodos de desgasificación. El método más habitual consiste en hacer burbujear gases inertes o reactivos desde la parte inferior del horno.
Los gases de purga suelen ser argón o alguna mezcla de estos gases. Durante su paso por la masa fundida, las burbujas, que tienen un bajo contenido inicial de hidrógeno, absorben hidrógeno de la masa fundida y luego se escapan hacia la superficie.
       La temperatura de fusión, el tamaño de las burbujas de gas y la composición del gas son factores importantes para este método de desgasificación. La solubilidad del hidrógeno se duplica cuando la temperatura del aluminio líquido aumenta en 60 °C.
El tamaño de las burbujas de gas determina la relación superficie/volumen (A/V). Para lograr una alta eficiencia de desgasificación, se debe maximizar la relación A/V, y las burbujas de menos de 5 mm son las más eficaces.

Eliminación de la inclusión

Ilustración esquemática del medio filtrante

Eliminación de la inclusión
Las inclusiones, como el óxido de aluminio y el magnesio, proceden de los lingotes o de reacciones con el oxígeno del aire o la humedad durante la fusión y la colada.
Las industrias de fundición recurren a la sedimentación, la flotación y la filtración en el horno para eliminar estas inclusiones.
» Una vez en la superficie, pueden eliminarse mediante skimming. Sin embargo, estos fundentes contienen elementos nocivos como el Cl, el F o el P.
El fundente en sí mismo puede constituir una inclusión en la pieza fundida si permanece en la masa fundida tras el tratamiento. Tras la limpieza realizada durante el proceso de fundición, un filtro situado dentro del molde puede ayudar a eliminar inclusiones como fundentes, partículas cerámicas o película de óxido durante el proceso de llenado.
Las inclusiones de B pueden quedar atrapadas en la cara frontal o de entrada del filtro y formar capas de torta de filtración.

Eliminación de la película arrastrada
Cuando está sumergida, la película sigue creciendo al consumir los gases almacenados: el oxígeno, para formar óxidos; el nitrógeno, para formar nitruros; y el resto se disuelve en la solución.
Finalmente, todos los gases se habrán consumido y se habrán eliminado los efectos más perjudiciales de la película, que provocan fugas, la formación de burbujas, cavidades y grietas.
» Esta desactivación automática de la película arrastrada suele producirse en los casos en que el metal se somete a presión (fundición por compresión (50-150 MPa), prensado isostático en caliente (200 MPa); incluso se obtienen algunos beneficios en la fundición en arena con una presión moderada de tan solo 0,7 MPa).