La tecnología de fundición a la cera perdida se aplica con éxito en la fundición de aluminio, cobre y hierro, mientras que su aplicación en la fundición de acero es relativamente limitada. Debido a la alta temperatura de vertido del acero fundido, los productos de pirólisis de los moldes de espuma reaccionan fácilmente con el metal fundido. Una mala evacuación de gases puede provocar defectos como porosidad, carburación e hidrogenación, siendo la porosidad el defecto de calidad más común en las piezas de acero fundidas mediante este proceso. Para optimizar los procesos de producción y mejorar la calidad de la fundición, nuestra empresa ha realizado un análisis específico de los defectos de porosidad y ha desarrollado un conjunto completo de procesos estandarizados de prevención y control.

I. Principales causas de defectos de porosidad en piezas fundidas de acero

1. Porosidad invasiva (tipo de defecto dominante)

   (1) Una velocidad de llenado excesivamente rápida y un tiempo de vertido corto impiden la vaporización completa de los patrones de espuma. Los productos de pirólisis líquidos quedan encapsulados en el acero fundido y forman porosidad después de la solidificación de la fundición.

   (2) La alta temperatura de vertido del acero provoca una generación masiva e instantánea de gas a partir de patrones de espuma y un aumento brusco de la presión en la cavidad. El gas no puede ser evacuado a tiempo, y el llenado turbulento del acero fundido agrava aún más el atrapamiento de gas.

   (3) Un proceso de unión de patrones inadecuado provoca porosidad concentrada. El adhesivo presenta una alta temperatura de vaporización y una baja velocidad de vaporización, lo que facilita que el acero fundido lo envuelva y genere gas continuamente durante el enfriamiento. Las conexiones mecánicas no producen tales defectos.

   (4) El exceso de humedad en el sistema de producción induce porosidad, incluyendo humedad del recubrimiento parcialmente secada o reabsorbida, patrones de espuma insuficientemente secos y arena de moldeo húmeda. La humedad se vaporiza rápidamente a altas temperaturas y forma poros de gas.

2. Porosidad precipitada

   Durante la fundición, el acero fundido absorbe vapor de agua, que a altas temperaturas se descompone en átomos de hidrógeno y se disuelve en el acero. Durante la solidificación, los átomos de hidrógeno se recombinan formando burbujas que no logran escapar. Esto crea numerosos poros diminutos y difusos con paredes internas lisas y de brillo metálico.

II. Medidas optimizadas de prevención y control

1. Reducir la generación de gas y disminuir la velocidad de liberación del gas.

   Se utilizan materiales de espuma de baja densidad (estándar interno: 0,018~0,020 g/cm³) para garantizar la resistencia del molde. Se aplican estructuras huecas a los bebederos, mazarotas y secciones de fundición gruesas. El sistema de alimentación se optimiza ajustando el tamaño de la entrada de 20 mm × 15 mm a 15 mm × 15 mm, lo que extiende el tiempo de vertido a unos 20 s. La velocidad de llenado reducida asegura la descarga completa del gas de pirólisis.

2. Optimización del proceso de unión para una baja generación de gas.

   El consumo de adhesivo se controla rigurosamente. Se prioriza el conformado integral de piezas fundidas y bebederos. Se adopta la conexión por encaje, la fijación con clavos de acero o la unión compuesta con clavos para eliminar los defectos de gas causados ​​por el uso excesivo de adhesivo.

3. Fórmula de recubrimiento mejorada y control de secado reforzado

   Se selecciona un recubrimiento resistente a altas temperaturas con excelente permeabilidad al aire y resistencia, con un espesor controlado de forma estable entre 0,5 y 1 mm. Es fundamental un recubrimiento uniforme y un secado completo, y los patrones secos deben verterse a tiempo para evitar la reabsorción de humedad. Nuestra fórmula optimizada ajusta el tamaño del grano de arena de sílice a 180 mallas, reduce la dosificación de látex de 25 kg a 20 kg y aumenta la dosificación de celulosa de 4 kg a 5 kg. El recubrimiento mejorado presenta mayor resistencia a altas temperaturas y permeabilidad al aire, sin agrietamiento.

4. Equipar los conductos de escape para una eliminación eficiente de escoria y gases.

   Se colocan pequeños conductos de escape en las esquinas y zonas superiores donde tienden a acumularse los productos de pirólisis. Se perforan pequeños orificios de escape en el revestimiento superior de los conductos para acelerar la vaporización y la descarga de los productos líquidos residuales. Este método elimina eficazmente las inclusiones de escoria y los defectos de porosidad, y facilita el procesamiento posterior de los conductos.

5. Estandarizar el proceso de vertido para un llenado estable.

   La posición de vertido se ajusta para mantener las superficies de fundición principales en posición vertical o inclinada, garantizando así un llenado estable. Se prefieren los sistemas de vertido con fondo cerrado, vertido escalonado o vertido lateral. La temperatura de vertido se controla por encima de 1600 °C y se sigue estrictamente el principio de vertido lento-rápido-lento para asegurar la vaporización completa de los patrones de espuma y la evacuación total de los gases.

6. Mejorar la desgasificación del acero fundido y controlar estrictamente el entorno de producción.

   Se elimina el óxido de los materiales del horno y se reduce el tiempo de fundición a alta temperatura. La dosificación del desoxidante de aluminio se estandariza entre el 0,04 % y el 0,06 %. Se utiliza arena de moldeo en seco y se controla de forma estable la presión negativa al vacío entre 0,05 y 0,06 MPa para reducir de forma integral los riesgos de porosidad.

Mediante la aplicación de las medidas integrales mencionadas anteriormente, no solo se ha solucionado básicamente el defecto de porosidad de las piezas de acero fundido, sino que también se ha reducido el fenómeno de cavidades por contracción de gas en otros tipos de piezas de acero fundido, y la tasa de rendimiento ha alcanzado más del 90%.