En el proceso de producción por fundición, la calidad de la superficie de trabajo de los moldes de arena (núcleos) en contacto directo con el metal fundido ejerce una influencia crítica en la calidad de la pieza fundida.RevestimientoEl recubrimiento de la superficie de los moldes de fundición o machos de arena es un método económico, práctico y altamente eficaz para mejorar la calidad de la superficie de las piezas fundidas. Durante el vertido, la capa de recubrimiento se sitúa entre el metal fundido y el molde, regulando y optimizando el contacto interfacial y las reacciones a alta temperatura entre el metal fundido y el molde (macho) de arena, previniendo así la formación de diversos defectos de fundición. En los últimos años, ante las exigencias cada vez mayores en cuanto a la calidad de las piezas fundidas, la producción y aplicación de recubrimientos de alta calidad ha recibido una gran atención tanto a nivel nacional como internacional.

I. Funciones de los recubrimientos

1. Mejora de la calidad de la superficie

Los recubrimientos evitan la penetración mecánica, mejoran la precisión dimensional de las piezas fundidas y logran la rugosidad superficial deseada. Con una capa de recubrimiento adecuada, la rugosidad superficial de las piezas fundidas puede reducirse de Ra = 25–50 μm (sin recubrimiento) a Ra = 3,2–6,3 μm.

2. Prevención de la penetración química

Para piezas fundidas a altas temperaturas con un espesor considerable, los recubrimientos de alta calidad con excelente estabilidad química a altas temperaturas y aditivos especiales pueden prevenir las reacciones químicas entre el metal fundido y los moldes de arena, evitando la formación de capas de penetración y proporcionando superficies de fundición lisas.

3. Mejora de la resistencia de la superficie del molde y reducción de defectos como descamación, erosión por arena e inclusiones de arena.

Los moldes de arena (núcleos) con baja resistencia superficial (por ejemplo, moldes de arena verde arcillosa y moldes de arena de vidrio soluble que requieren buena colapsabilidad) o los aglutinantes con bajas temperaturas de descomposición térmica (por ejemplo, diversos aglutinantes orgánicos) son propensos a la formación de costras, erosión de la arena e inclusiones de arena durante el vertido. Los recubrimientos con resistencia y refractariedad superiores ayudan a mitigar o eliminar estos defectos, ampliando el rango de temperatura de aplicación de los aglutinantes orgánicos.

4. Controlar la velocidad de enfriamiento de la fundición para prevenir cavidades de contracción, porosidad, grietas y otros defectos.

Mediante el uso de materiales refractarios con diferentes conductividades térmicas y el ajuste del espesor del recubrimiento, se puede controlar la tasa de transferencia de calor del metal fundido al molde de arena, regulando así la velocidad de enfriamiento de la fundición y previniendo grietas y defectos relacionados con la contracción.

5. Protección contra elementos dañinos para evitar la porosidad gaseosa, la carburación, la absorción de azufre, el deterioro por nodularización localizada y otros defectos.

En la fundición con resinas de furano que contienen nitrógeno o arenas de resina de furano curadas con ácido bencenosulfónico y agentes similares, las piezas de acero fundido son susceptibles a la porosidad subcutánea; las piezas de acero inoxidable con bajo contenido de carbono pueden sufrir absorción de azufre y carburación; y las piezas de hierro dúctil pueden experimentar fallas por nodularización localizada. Un recubrimiento sinterizado denso actúa como una barrera eficaz contra la reacción del N, S y C del molde de arena (núcleo) con el metal fundido, eliminando la porosidad subcutánea, la carburación y la absorción de azufre en las piezas de acero fundido, así como el deterioro por nodularización localizada en las piezas de hierro dúctil.

6. Modificación de la composición superficial, la microestructura y las propiedades de las piezas fundidas.

Los recubrimientos aislantes y refrigerantes especializados modifican las velocidades de enfriamiento y cristalización del metal fundido, produciendo microestructuras de hierro blanco y de enfriamiento inverso en las superficies de fundición para lograr la dureza y las propiedades mecánicas deseadas. La adición de polvos metálicos de la misma composición que el metal fundido o con constantes de red similares a los recubrimientos proporciona sitios de nucleación para el refinamiento del grano. La incorporación de elementos metálicos o polvos de aleación con puntos de fusión ligeramente inferiores a la temperatura de vertido del metal fundido permite la aleación superficial de las piezas fundidas mediante difusión líquida. Cuando se añaden elementos metálicos o polvos de aleación con puntos de fusión superiores a la temperatura de vertido, estos no se alean con la superficie de la pieza fundida, sino que se incrustan en ella, confiriéndole propiedades superficiales especiales como la resistencia al desgaste.

Tomando como ejemplo la fundición en arena, las estadísticas generales muestran que los costos de limpieza de las piezas suelen representar aproximadamente el 30 % de los costos totales de producción. El uso de recubrimientos reduce los costos de limpieza en más del 10 %, mientras que los gastos de recubrimiento y aplicación representan solo alrededor del 5 % de los costos de producción. En consecuencia, los recubrimientos reducen los costos generales de producción de fundición en más del 5 %, sin contar los beneficios adicionales derivados de la reducción de las tasas de rechazo y la mejora de las propiedades mecánicas.

II. Métodos para la selección de recubrimientos para moldes de arena (núcleos)

III. Precauciones para la aplicación del recubrimiento

1. Agitación y dilución de recubrimientos

Antes de usar los recubrimientos, deben agitarse bien y luego diluirse con la cantidad adecuada de disolvente hasta alcanzar la viscosidad requerida según las condiciones reales. Se recomiendan viscosidades bajas para pulverización, inmersión, recubrimiento por flujo o para moldes de arena con baja permeabilidad y resistencia; las viscosidades altas son adecuadas para recubrimiento con brocha o para moldes de arena con alta permeabilidad y resistencia.

2. Espesor del recubrimiento

Una capa de recubrimiento excesivamente delgada no proporciona una calidad superficial de fundición satisfactoria incluso con un excelente rendimiento de recubrimiento, mientras que una capa demasiado gruesa causa desperdicio innecesario. El espesor del recubrimiento debe minimizarse con la premisa de garantizar el rendimiento antipenetración, para conservar materiales y mejorar la resistencia al agrietamiento del recubrimiento. El espesor general del recubrimiento varía de 0,15 a 1 mm, y de 1 a 2 mm para piezas fundidas extra pesadas. Los valores menores se aplican a piezas de hierro fundido, mientras que los valores mayores se utilizan para piezas de acero fundido y cobre fundido. El espesor por aplicación no debe exceder los 0,3 mm. Los recubrimientos gruesos requieren múltiples pasadas: la primera capa debe estar semiseca (a base de agua) o encendida, secada y enfriada a temperatura ambiente (a base de alcohol) antes de volver a recubrir.

3. Curado del recubrimiento

Los recubrimientos a base de agua deben aplicarse antes del secado o secado superficial de los moldes (núcleos) de arena de vidrio soluble. Las arenas de resina de curado en caliente y las arenas de aceite generalmente se recubren después del secado, utilizando el calor residual para el secado o sometiéndose a un horneado secundario. Los moldes (núcleos) de arcilla seca o los moldes (núcleos) secados superficialmente pueden recubrirse antes o después del secado. Las temperaturas de secado para recubrimientos a base de agua oscilan entre 100 y 450 °C. Al secar superficialmente con sopletes, gas o llamas de oxiacetileno, evite concentrar el calor en áreas localizadas para evitar la sobrecombustión de los aglutinantes. Los recubrimientos a base de alcohol deben encenderse y secarse rápidamente después de la aplicación para evitar la penetración y evaporación excesivas del disolvente. Si la ignición falla o la combustión es incompleta debido a un reposo prolongado, se puede rociar una pequeña cantidad de alcohol sobre el recubrimiento para ayudar a la combustión. Para moldes (núcleos) de arena grandes, se puede adoptar el secado local.

4. Almacenamiento de recubrimientos

Los recubrimientos a base de agua deben protegerse de la luz solar directa y de las heladas durante su almacenamiento. Los recubrimientos a base de alcohol requieren almacenamiento sellado, prevención de incendios y protección contra la humedad.

Además, para lograr un recubrimiento eficaz, el sustrato del molde de arena (núcleo) debe tener una superficie relativamente lisa, una compactación uniforme y una resistencia suficiente. De lo contrario, la aplicación será difícil y el recubrimiento podría agrietarse o desprenderse.

En conclusión, seleccionar el recubrimiento adecuado y aplicarlo correctamente es clave para lograr piezas fundidas de alta calidad.Recubrimientos de fundición XindaOfrecemos soluciones fiables y personalizadas para diversos sistemas de moldeo de arena, ayudándole a minimizar los defectos, reducir los costes de limpieza y aumentar la eficiencia de la producción.