Failures of dies for die-casting of aluminium alloys

Fallos de las matrices de fundición a presión de aleaciones de aluminio

Las matrices para la fundición de aleaciones de aluminio fallan debido a un gran número de factores diferentes que actúan simultáneamente. La selección del material, el diseño de la matriz y la fatiga por estrés térmico generada por el proceso de trabajo cíclico (control térmico), así como la baja y poco homogénea temperatura inicial de la matriz, contribuyen a los fallos y a la formación de grietas en las matrices de fundición a presión de aleaciones de aluminio. En el marco del trabajo de investigación presentado, la intensidad y homogeneidad de los campos de temperatura en la superficie de trabajo de la matriz de prueba se comprobaron mediante mediciones termográficas, y los fallos y grietas en la superficie de trabajo de la matriz se analizaron con métodos de examen metalográfico no destructivos.

INTRODUCCIÓN

La fundición a presión es el método más rentable y técnicamente sencillo de fundir piezas sofisticadas y precisas de aleaciones de aluminio en grandes series [1]. Las piezas fundidas a presión de aleaciones de aluminio requieren poco mecanizado antes de la instalación final.

Aproximadamente la mitad de todas las piezas de fundición de aleaciones de aluminio del mundo se fabrican de este modo y se utilizan para una amplia gama de piezas de automoción y otros bienes de consumo [2]. En la Tabla 1 se presenta la comparación de nueve parámetros de la fundición a presión frente a la estampación, la forja, la fundición en arena, la fundición en molde permanente y el moldeo de plástico [3].

Las matrices de fundición a presión de aleaciones de aluminio fallan debido a una serie de tensiones diferentes que actúan simultáneamente. Las tensiones son de dos tipos básicos [4]: tensiones creadas por la fabricación de la matriz y tensiones formadas por el proceso de explotación.

Una larga vida útil de la matriz es de vital importancia para la producción económica de fundiciones a presión de aleaciones de aluminio [4,5]. La sustitución de una matriz es costosa tanto en dinero como en tiempo de producción.

Los fallos más frecuentes de las matrices de fundición a presión de aleaciones de aluminio se pueden dividir en cuatro grupos básicos [1]: deformación por calor, grietas en las esquinas, grietas en radios agudos o bordes afilados y grietas por desgaste o erosión. En general, se admite que una de las principales causas de terminación de la vida útil de las matrices es el heat checking, que se produce a través de un proceso de iniciación y propagación de grietas inducido por la fatiga por tensión térmica de la superficie de una matriz [6-8].