Resumen

Las matrices de fundición a presión están expuestas a elevadas cargas térmicas y mecánicas. El agrietamiento por fatiga térmica de las matrices debido a los ciclos térmicos puede reducir con dificultad la vida útil de la matriz. Las grietas degradan la calidad superficial de las matrices y, en consecuencia, la superficie de las piezas fundidas. En este estudio se analizó el agrietamiento por fatiga térmica de las matrices durante el proceso de fundición a presión de aleaciones de aluminio. Durante el proceso se observaron y midieron grietas y se prolongaron su localización y tamaño. Las cargas térmicas y mecánicas provocan altas tensiones locales y, en consecuencia, grietas superficiales. Las primeras grietas se producen a partir de 2000 ciclos y se propagan progresivamente con los ciclos.

INTRODUCCION

La fundición a presión es el proceso de forzar el fundido a alta presión en cavidades de moldes (que se mecanizan en matrices). El proceso de fundición a presión es un método rentable para fabricar piezas fundidas de aleaciones de aluminio, zinc, magnesio y cobre [1-3]. Las matrices están expuestas a cargas elevadas mecánicas, térmicas y químicas que provocan defectos superficiales. Estos defectos son grietas por fatiga térmica, erosión del flujo de fusión, corrosión y soldadura del aluminio a la superficie de la matriz, deformación de las superficies de contacto de las matrices y fractura bruta (Figura 1) [1-7].

Estos defectos se reflejan después en las piezas fundidas. La figura 2 muestra los defectos superficiales en las piezas fundidas de aluminio. La figura 2a muestra una superficie desgastada, causada por la erosión del flujo de fusión de la superficie de aluminio. La figura 2b muestra grietas de fatiga térmica que se producen debido a tensiones térmicas durante la fundición a presión. La figura 2c muestra daños en una pieza fundida de aluminio debido a la corrosión ya la soldadura del aluminio en la superficie de la matriz. La rebaba se debe a la deformación de las piezas de la matriz (figura 2d).

Las matrices de fundición a presión suelen fallar debido al agrietamiento por fatiga térmica [5-11]. Las matrices están expuestas a gradientes de temperatura elevada y picos de alta presión de la masa fundida. Los gradientes de temperatura entre la superficie y el núcleo de la matriz provocan tensiones térmicas que pueden superar el límite elástico del material de la matriz [8, 9]. Esto conduce a la acumulación de tensiones plásticas locales en la superficie de la matriz y, en consecuencia, a grietas superficiales [10].

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El material utilizado en la investigación del agrietamiento por fatiga térmica fue la aleación de aluminio AlSi9Cu3 (Tabla 1). (Figura 3). Los experimentos se realizaron en una máquina de cámara fría de 8 MN en series de producción reales.

• Materias:Cálculo de grietas Análisis térmico Fatiga térmica Metales - Fundición
• Subjects:Crack calculation Thermal analysis Thermal fatigue Metals - Foundry
• Palabras claves:Fundición a presión; Defecto de matriz; Fatiga térmica; Grietas superficiales
• Keywords:Die casting; Die defect; Thermal fatigue; Surface cracks