El efecto de la velocidad de enfriamiento en la fundición es significativo y puede tener un impacto directo en la microestructura y las propiedades del material fundido.
¿Cuál es el efecto de la velocidad de enfriamiento en la fundición? 7 puntos clave
1. Las tasas de enfriamiento más altas conducen a microestructuras más finas
Las mayores velocidades de enfriamiento en las fundiciones de aleaciones de aluminio, como las aleaciones A356 y A357, dan lugar a microestructuras más finas con menor espaciado entre los brazos dendríticos secundarios (SDAS) y partículas eutécticas más finas.
Esta microestructura más fina mejora la ductilidad y las propiedades de tracción del material fundido.
2. Influencia del proceso de postcalentamiento y enfriamiento
La velocidad de enfriamiento durante la fase de enfriamiento del proceso de fundición puede verse influida por varios factores.
Un factor es el proceso de postcalentamiento y enfriamiento. Es importante recalentar la pieza fundida uniformemente y envolverla después en un material que ayude a retener el calor y permita que la pieza se enfríe lo más lentamente posible.
Un enfriamiento rápido puede provocar un aumento de los gradientes térmicos dentro de la pieza fundida, lo que puede dar lugar a un enfriamiento desigual y a posibles distorsiones o grietas.
3. Diferentes fases de enfriamiento
Durante la fase de enfriamiento, pueden producirse diferentes fases de enfriamiento, incluyendo la fase de vapor, la fase de ebullición y la fase de convección.
La velocidad de enfriamiento puede variar durante estas fases, y el control de estas fases es crucial para conseguir las propiedades deseadas en el material fundido.
La fase de vapor, que se produce cuando el aceite se transforma en vapor por efecto del calor, es la que conduce al enfriamiento más rápido debido a la absorción del calor latente de vaporización.
Sin embargo, un aislamiento excesivo causado por la formación de una envoltura de vapor alrededor de la pieza puede reducir la eficacia de la velocidad de enfriamiento.
La fase de convección se produce cuando la temperatura desciende y la fase de vapor desaparece, permitiendo que la convección del aceite termine el enfriamiento hasta la temperatura de equilibrio.
4. Enfriamiento no uniforme
Es importante señalar que el enfriamiento de la pieza nunca es uniforme debido a los diferentes espesores de sección de la propia pieza.
Estas heterogeneidades de enfriamiento pueden dar lugar a transformaciones martensíticas en diferentes momentos de la fase de enfriamiento, lo que puede provocar dilataciones y deformaciones de la pieza.
El cruce del punto Ms (temperatura de inicio de la martensita) en diferentes momentos puede generar tensiones y posibles distorsiones en el material fundido.
5. Efecto de la soldadura en el enfriamiento
En el caso de la soldadura, el calentamiento localizado puede causar una expansión restringida, y la tensión resultante depende del gradiente térmico entre la zona calentada (HZ) y el cuerpo de fundición.
El precalentamiento de la pieza fundida antes de la soldadura puede ayudar a minimizar el gradiente térmico y reducir la tensión de tracción causada por la soldadura.
En los casos en los que el precalentamiento no es posible, el uso de procesos de soldadura a baja temperatura y de varillas o alambres de soldadura con bajo punto de fusión puede ayudar a minimizar la tensión y el agrietamiento potencial.
6. Importancia de controlar las fases de enfriamiento
Controlar las fases de enfriamiento y minimizar los gradientes térmicos durante el enfriamiento es importante para conseguir las propiedades deseadas y minimizar las posibles distorsiones o agrietamientos.
7. Precalentamiento en la soldadura
El precalentamiento en la soldadura puede ayudar a reducir la tensión y las posibles fisuras durante la fase de enfriamiento.
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