El consenso actual sobre las medidas tecnológicas para solucionar y prevenir las cavidades por contracción y la porosidad en las piezas fundidas de hierro dúctil es que el molde debe tener suficiente rigidez y resistencia, su composición química debe ser similar a la eutéctica y los tratamientos de esferoidización e inoculación deben ser reforzados para generar una expansión de grafitización suficiente. Sin embargo, aún existe controversia en el diseño del proceso. La teoría de la solidificación en equilibrio sugiere que la expansión de grafitización del hierro dúctil puede compensar la contracción de solidificación. Por lo tanto, el proceso debe tomar medidas para garantizar que la contracción y la expansión por unidad de tiempo, así como la contracción y la alimentación, sean proporcionales. La superposición de la expansión y la contracción dinámica se utiliza para lograr el objetivo de alimentación de la pieza fundida. El concepto de usar mazarotas es una alimentación limitada; la mazarota no necesita estar después de la solidificación de la pieza fundida. La función de las mazarotas es equilibrar la diferencia de espesor de pared de la pieza fundida, eliminar los puntos calientes y acelerar la grafitización. Otros creen que la contracción del hierro dúctil es mayor que su expansión, lo que requiere alimentación externa. La mazarota no puede estar después de la solidificación de la pieza fundida. La función del enfriamiento es acelerar la contracción del hierro fundido, lo que favorece una alimentación más temprana y oportuna, sin afectar la superposición de expansión y contracción. La diferencia clave radica en si se prioriza la contracción autocompensante de la expansión de la grafitización o la alimentación externa.

En cuanto a soluciones específicas para cavidades de contracción y problemas de porosidad en fundición dúctil, XINDA, con décadas de experiencia técnica en la industria de la fundición, prioriza constantemente las necesidades de sus clientes, centrándose en los desafíos de control de calidad de las piezas fundidas complejas y ofreciendo soluciones de proceso personalizadas a clientes globales. La empresa cuenta con un equipo profesional de I+D para controlar con precisión el equilibrio entre expansión y contracción durante el proceso de solidificación de la fundición dúctil. Ha desarrollado un sistema técnico consolidado en áreas clave como la configuración del enfriamiento, la dosificación de material y el tratamiento de inoculación de esferoidización, ayudando con éxito a numerosos líderes de la industria a superar los defectos de contracción en piezas fundidas complejas y obteniendo un amplio reconocimiento en el mercado.

A continuación, se presenta un caso práctico de configuración de refrigeración para un cliente de XINDA: la pieza fundida consiste en un portaplanetarios dentro de la caja de engranajes de una turbina eólica, fabricado en material QT700-2A, con un peso de 3 toneladas y un espesor de pared de aproximadamente 120 mm. Inicialmente, las ranuras del eje eran relativamente gruesas y presentaban grandes holguras. El área de refrigeración efectiva de las ranuras solo representaba el 30 % del área total de refrigeración requerida para la pieza fundida, lo que resultaba en una calidad de fundición muy inestable. Se detectaron con frecuencia defectos de contracción en la base del eje y entre las ranuras. Posteriormente, bajo la supervisión precisa del equipo técnico de XINDA, se optimizó el diseño de las ranuras reduciendo el espesor de las ranuras y aumentando el área de refrigeración. Gracias a la reducción del espesor de pared de las ranuras, se logró reducir adecuadamente la holgura, lo que resultó en una solución de proceso exitosa y estable. Esto no solo resolvió por completo el problema de las ranuras, sino que también mejoró la eficiencia de la producción y redujo los costos de fabricación. Ya sea para componentes grandes y gruesos en energía eólica, maquinaria de construcción o piezas de automóviles, o para componentes pequeños y de precisión, XINDA puede aprovechar sus principales ventajas tecnológicas para brindar a los clientes soluciones eficientes y confiables para cavidades de contracción y porosidad.

El hierro dúctil, debido a su alto contenido de carbono y su equivalente de carbono, presenta una significativa expansión de grafitización. Dado que el hierro dúctil solidifica de forma pastosa, el tiempo eutéctico es prolongado. La expansión de grafitización es elevada en la etapa eutéctica inicial, pero menor en la etapa posterior, a medida que el grafito crece dentro de la austenita. Por lo tanto, en una pieza específica, esto se manifiesta como la separación de la contracción y la expansión de solidificación en la fundición.

Simplemente enfatizar la separación de la contracción y la expansión, requiriendo alimentación externa, no necesariamente resuelve el problema; sin embargo, sobreenfatizar el efecto de autoalimentación de la expansión de la grafitización también puede ser ineficaz. Las características estructurales de la pieza fundida deben considerarse integralmente; esto es esencialmente una evolución de la teoría de la solidificación en equilibrio. De hecho, usar la teoría de la presión para explicar la contracción de la pieza fundida puede ser más integral y efectivo. Todas las medidas de proceso que ayudan a prevenir defectos de contracción en las piezas fundidas pueden considerarse como el aumento de la presión general en el área local de la pieza fundida durante la solidificación, ya sea reduciendo o minimizando la presión negativa o aumentando la presión positiva o su tasa de utilización.

Las medidas de proceso que reducen la presión negativa generada por la contracción y aumentan la grafitización y su utilización son eficaces para prevenir defectos de contracción en casi todas las fundiciones de hierro dúctil, pero la forma de utilizar la presión hidrostática del hierro fundido difiere en la operación real. Para piezas delgadas y pequeñas, dado que la etapa eutéctica es uniforme en toda la sección transversal, la expansión y la contracción no se pueden utilizar debido a la separación. Por lo tanto, es crucial utilizar la presión hidrostática del líquido para mantener la solidificación a un nivel de presión positiva. Sin embargo, para piezas gruesas y grandes, su estructura determina la diferencia en la secuencia de solidificación eutéctica entre las partes externas e internas de la sección transversal, es decir, la diferencia en el tiempo de expansión de la grafitización y la contracción de la solidificación. Esto permite la superposición de la expansión y contracción interna y externa, lo que permite la producción de una fundición sólida sin la necesidad de presión hidrostática externa. Por el contrario, el uso de alimentación externa puede tener efectos adversos.