Proceso de fundición en espuma perdida para la fabricación de autopartes

Lost foam casting process for automotive parts manufacture

El proceso de fundición en espuma perdida (FEP) o Lost Foam Casting (LFC), ha comenzado a adquirir importancia gracias a la posibilidad que ofrece en la fabricación de geometrías complejas e intrincadas, estrechas tolerancias dimensionales y buenos acabados superficiales. Sólo alrededor de 32 plantas de fundición a nivel mundial tienen implementado este proceso de manera eficiente, en países como Francia, Japón Canadá y Estados Unidos. Cobral Ltda, es una empresa del sector metalmecánico situada en la ciudad de Medellín, Colombia, que desde el año 2000 se ha dedicado a la producción de piezas automotrices en fundición gris y nodular por el proceso FEP. Sin embargo, desde la puesta en marcha del proceso se obtuvieron altos porcentajes de rechazo, entre el 20% y el 50%.

El estudio de las variables del proceso y su adecuado control en las diferentes etapas, permitió la minimización de los porcentajes de rechazo y un aumento en la productividad de la planta. Se describen las etapas del proceso FEP y algunos de los aspectos más relevantes de la optimización realizada.

Conformabilidad en caliente de aceros TWIP

Hot forming seel TWIP

En el presente documento de investigación se trabaja con acero de alto contenido en manganeso austenitico, TWIP, este acero se clasifica dentro de los aceros denominados: Aceros Avanzados de Alta Resistencia mecánica (AHSS). Uno de los objetivos principales, es el estudio de las condiciones de trabajo en caliente óptimas para este acero, de modo que se pueda potenciar al máximo su resistencia sin penalizar su ductilidad. Para ello se realizaron ensayos de compresión en caliente, bajo diferentes temperaturas y velocidades de deformación.

Las curvas esfuerzo deformación obtenidas directamente de los ensayos de compresión en caliente, fueron analizadas mediante modelización. Este análisis pretende observar el comportamiento mecánico y los fenómenos de ablandamiento del acero durante la deformación. Dichas curvas muestran que la resistencia máxima que presenta el TWIP en ensayos de compresión, en caliente esta dentro del rango de 70-150 MP para temperaturas de 1000 °C y 1100 °C y para temperaturas menores (800 °C y 900 °C) la tensión aumenta gradualmente dentro del rango de 180-260 MPa.

De acuerdo a la modelización de las curvas de fluencia, los resultados experimentales demuestran que el acero, durante el conformado en caliente, presenta ablandamiento por recristalización dinámica a altas temperaturas (1100°C y 1000 °C), esto sucede a velocidades de deformación más bajas; microestructuralmente, se observa que mientras la velocidad de deformación es baja los granos recristalizados se ven más homogéneos; mientras que para velocidades de deformación más elevadas el grano se torna equiaxial con algunas maclas de recocido, en algunas zonas de la probeta hubo la presencia de crecimiento de grano.

A temperaturas más bajas (800°C y 900°C) el acero TWIP presenta un inicio de la recristalización dinámica en limites de grano, a este fenómeno se le conoce como nucleación de granos en forma de collar (“necklace”), esta nucleación se da conforme la velocidad de deformación es más lenta. Por otro lado a altas velocidades de deformación, el fenómeno presente es de ablandamiento por recuperación dinámica; microestructuralmente los granos se ven deformados, en algunos casos las maclas tienden a ser de recocido debido a la temperatura pero en otros casos las maclas son de deformación.