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.
Las velocidades de enfriamiento más elevadas en las fundiciones de aleaciones de aluminio, como las aleaciones A356 y A357, dan lugar a microestructuras más finas con un menor espaciado entre los brazos dendríticos secundarios (SDAS) y partículas eutécticas refinadas. Esta microestructura más fina mejora la ductilidad y las propiedades de tracción del material fundido [3,4].
La velocidad de enfriamiento durante la fase de enfriamiento del proceso de fundición puede verse influida por varios factores. Uno de ellos 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 [8].
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 las mismas 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 [8].
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 [8].
En el caso de la soldadura, el calentamiento localizado puede provocar una expansión restringida, y la tensión resultante depende del gradiente térmico entre la zona calentada (HZ) y el cuerpo de la pieza fundida. 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 las posibles grietas [8].
En resumen, la velocidad de enfriamiento durante la fundición puede tener un efecto significativo sobre la microestructura, las propiedades y las posibles distorsiones o fisuras en el material fundido. Unas tasas de enfriamiento más elevadas en las fundiciones de aleaciones de aluminio pueden dar lugar a microestructuras más finas y mejorar la ductilidad y las propiedades de tracción. 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 fisuras. El precalentamiento en la soldadura puede ayudar a reducir la tensión y el agrietamiento potencial durante la fase de enfriamiento.
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