Como canales críticos para el llenado y la alimentación del metal fundido, la disposición, las dimensiones, la dirección del flujo y la adaptabilidad del proceso de las compuertas determinan directamente la calidad de conformado, la precisión dimensional y el rendimiento de las piezas fundidas. Los criterios de diseño presentados en este documento abarcan todas las dimensiones, incluyendo la adaptación a la solidificación, el control del flujo de líquido, la optimización estructural, la operación de producción y la prevención y el control de defectos, destacando por su gran universalidad y facilidad de implementación. Estos criterios proporcionan una guía técnica estandarizada para el diseño de procesos, la optimización de la producción y el control de calidad de diversas piezas fundidas, facilitando así el desarrollo de una producción refinada y de alta calidad en la industria de la fundición.

I. Determinar la posición y la cantidad de entradas en función de los modos de solidificación.

1. Fundición por solidificación simultánea (piezas de paredes delgadas propensas a agrietamiento por tensión)

   Coloque las compuertas en secciones de pared delgada con una disposición dispersa de múltiples compuertas; evite el sobrecalentamiento localizado de los moldes de arena para reducir la tensión y la deformación durante la fundición.

2. Fundición por solidificación progresiva (piezas de gran sección propensas a la formación de cavidades por contracción)

   Coloque las compuertas en los puntos calientes más densos; donde haya mazarotas, conduzca el metal fundido hacia la pieza fundida a través de ellas para prolongar el tiempo de conservación del calor del metal fundido en las mazarotas y reforzar el efecto de alimentación.

3. Piezas fundidas con estructuras compuestas complejas

   Combinamos la alimentación secuencial por zonas con un llenado equilibrado general mediante múltiples puntos de entrada: cada punto caliente depende de la alimentación de solidificación secuencial para evitar cavidades de contracción, mientras que la entrada de líquido dispersa reduce la tensión y la deformación en general.

4. Condiciones de trabajo con gran disparidad en el espesor de las paredes, donde el líquido solo puede pasar a través de paredes delgadas.

   Abra las compuertas en paredes delgadas, coloque enfriadores en paredes gruesas para acelerar el enfriamiento y combínelos con los bebederos para la alimentación para equilibrar la diferencia de temperatura de solidificación.

II. Controlar la dirección del flujo del metal fundido para prevenir la erosión por arena, la inclusión de escoria y otros defectos.

1. Impida que el flujo de líquido impacte directamente en los delicados núcleos de arena, las paredes del molde, los enfriadores y los soportes del núcleo, para evitar la erosión de la arena, la formación de agujeros en la arena, el desplazamiento del núcleo y la fractura.

2. Para piezas fundidas circulares con requisitos de apariencia superficial ordinarios, es aceptable la alimentación tangencial para aprovechar el flujo en espiral que permite que las impurezas floten hacia arriba.

3. La alimentación tangencial está prohibida para piezas fundidas cilíndricas y aquellas que requieren alta precisión en las superficies internas, para evitar que la escoria fundida y la capa de óxido se acumulen cíclicamente en las paredes internas y provoquen defectos de inclusión de escoria y fugas.

III. Priorizar las entradas delgadas para la retención de escoria, una limpieza fácil y una mayor compacidad de la fundición.

1. Las compuertas delgadas reducen la superficie de absorción de escoria y potencian el efecto de retención de escoria junto con los sistemas de canales de alimentación.

2. Las compuertas deberán ser más delgadas que el espesor de la pared de la pieza fundida para evitar daños a las piezas durante el corte y la limpieza.

3. Las entradas de colada delgadas para la fundición de hierro pueden mejorar la compacidad de la pieza fundida gracias a la expansión por grafitización.

4. Especificación para hierro dúctil: tanto el ancho como el largo de las compuertas deberán ser 4 veces su espesor.

IV. Utilizar múltiples entradas como canales de alimentación auxiliares para piezas fundidas de paredes delgadas.

Cuando no se dispone de grandes bebederos independientes para piezas fundidas de paredes delgadas, se utilizan múltiples compuertas de alimentación que cumplen la doble función de llenado y alimentación. Las dimensiones de la sección transversal de las compuertas deben diseñarse de acuerdo con las normas para el cuello del bebedero, a fin de garantizar canales de alimentación sin obstrucciones.

V. Evite las superficies de trabajo críticas de las piezas fundidas y priorice las superficies secundarias/de mecanizado para las entradas.

1. No coloque las compuertas en áreas que requieran alta compacidad y propiedades metalográficas, ya que de lo contrario se producirán granos gruesos y propiedades mecánicas degradadas en dichas posiciones.

2. Para obtener piezas fundidas de tuberías resistentes a la presión y a prueba de fugas, coloque las compuertas en las bridas para evitar la porosidad por contracción y las fugas en las paredes de las tuberías.

3. Priorice las superficies de mecanizado para el diseño de la entrada de colada; después del mecanizado y el rectificado, no quedarán marcas de la entrada de colada, lo que dará como resultado un acabado superficial más liso.

VI. Unificar la dirección del flujo del metal fundido para lograr un llenado estable y reducir la turbulencia, el atrapamiento de gases y la inclusión de escoria.

Mantenga la misma dirección de flujo del metal fundido a través de todas las compuertas para evitar colisiones y el movimiento turbulento de dos corrientes de líquido. Esto reduce la retención de gas, las inclusiones de óxido y los defectos de porosidad causados ​​por la turbulencia, y facilita la rápida ventilación de la cavidad del molde y la flotación de la escoria.

VII. Priorizar la disposición de las entradas de colada en las líneas de separación del molde para simplificar el moldeo y la fabricación de patrones.

Las compuertas dispuestas en las líneas de separación simplifican el trazado de patrones, la reparación y el cierre de moldes, reduciendo las horas de trabajo y la tasa de rechazo. Si la disposición en las líneas de separación no es factible, se pueden adoptar como alternativa compuertas ocultas escalonadas, de vertido superior o inferior.

VIII. Diseño antifisuras para aleaciones de alta contracción (acero fundido, hierro dúctil, aluminio fundido, etc.)

Las aleaciones con gran contracción y alta tendencia al agrietamiento en caliente no deben ser restringidas rígidamente por las compuertas, ya que esto generaría tensión de tracción y desencadenaría el agrietamiento en caliente durante la contracción por solidificación.

Soluciones de optimización: entradas estrechas, delgadas y cortas, disposición de múltiples entradas dispersas y entradas de transición en arco para reducir la restricción sobre la contracción de la fundición.

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