Solución de problemas de fundición inyectada de zinc

Fundición a presión de cinc se requiere en la fabricación contemporánea, especialmente en la fabricación de piezas complejas de alta precisión para su uso en los sectores de la automoción, la electrónica y los bienes de consumo. Esto se consigue mezclando las aleaciones de zinc fundido y matrices de alta presión para producir piezas que tengan una mayor precisión dimensional, acabados y propiedades mecánicas.

Pero aun así, por muchas ventajas que tenga, la fundición a presión de zinc no está exenta de defectos. Los principales defectos de fundición pueden debilitar el mecanismo de integridad, rebajar la estética del objeto y dar lugar a retrabajos o desguaces. Esto hace que la localización de defectos y el control de calidad sean primordiales para cualquier empresa de fabricación que desee trabajar con altos estándares y, al mismo tiempo, maximizar los gastos de producción.

Esta guía tratará sobre los errores más comunes en la fundición a presión de zinc, sus orígenes y algunas de las soluciones para solucionarlos y prevenirlos. También hablaremos de las prácticas de aseguramiento de la calidad, la selección de la aleación, el diseño para la fabricabilidad (DFM), la optimización de costes y las técnicas de postprocesado, todo ello enmarcado de tal forma que la producción esté libre de defectos.

Por qué se prefieren las aleaciones de zinc para la fundición a presión de alta precisión

Las aleaciones de zinc se utilizan ampliamente en la fundición a presión por varias razones:

• Precisión dimensional y paredes delgadas: El zinc se funde poco y tiene muy buenas propiedades de fluidez, por lo que se pueden fabricar piezas de paredes finas y alta precisión con dimensiones muy ajustadas.
• Rentabilidad: El coste de la fundición a presión de zinc es muy barato, ya que resulta económica en términos de altos índices de productividad, escasos desechos y mínimas necesidades de acabado, sobre todo cuando el volumen de producción es grande.
• Acabado superficial y calidad estética: Las piezas de zinc pueden necesitar muy pocos procesos secundarios y pueden chaparse, pintarse o recubrirse de polvo fácilmente.
• Aplicaciones: La fundición a presión de zinc se utiliza con frecuencia en electrónica, automoción, ferretería, fontanería y componentes decorativos como fuente fiable de piezas sin defectos.

Clasificación de los defectos de la fundición inyectada de zinc

La forma más eficaz de solucionar los defectos de la fundición a presión de zinc es conocer primero la clasificación de estos defectos. Los defectos internos y superficiales (superficie) son los métodos predominantes de clasificación de las piezas de fundición a presión de zinc, en función de su ubicación y sus efectos sobre el rendimiento de las piezas.

1. Defectos internos

Los defectos internos están ocultos en la pieza fundida y normalmente influyen en la resistencia mecánica, la estanqueidad a la presión y la durabilidad a largo plazo. Es posible que estos defectos no se observen en una inspección normal, pero causarán un fallo de las piezas en servicio o cuando se sometan a un mecanizado secundario.

Los defectos internos más comunes son:

• Porosidad del gas
• Porosidad de contracción
• Incluye

2. Defectos superficiales

En la parte superior de la pieza fundida pueden observarse defectos superficiales. Algunos de ellos son solo cosméticos, aunque el resto pueden ser indicativos de otros problemas más graves dentro de la fábrica o pueden afectar negativamente a la operación de revestimiento, chapado o montaje.

Los defectos superficiales ordinarios son:

• Grietas y fisuras en la red
• Cierres fríos
• Drogas y soldadura
• Flash
• Ampollas
• Deformación
• Marcas de flujo
• Relleno corto
• Laminados

Defectos internos: Solución de problemas y detección

4.1 Porosidad del gas

Causa

La porosidad del gas es una condición que surge en la inyección a alta presión de aire, hidrógeno u otros gases que quedan atrapados en el zinc fundido. Esto suele deberse a:

1. Ventilación insuficiente de la matriz
2. La velocidad de inyección que provoca la turbulencia.
3. Contaminación líquida en la masa fundida o en la matriz.
4. Malas prácticas de desgasificación

Efecto

1. Debilidad muscular.
2. Pérdida de estanqueidad de los componentes.
3. Chorreado al chapar o pintar.
4. Avería precoz bajo estrés.

Detección

• Radiografía
• Pruebas ultrasónicas
• Pruebas de fugas a presión
• Observación ocular de secciones mecanizadas.

Prevención

• Diseño aerodinámico de ventilación y rebosadero.
• Control de inyección para frenar las turbulencias.
• Mantenga el troquel y el utillaje limpios y secos.
• Utilizar una desgasificación de la masa fundida y un fundente adecuados.

4.2 Porosidad de contracción

Causa

La porosidad es el resultado de la contracción del zinc fundido a medida que se solidifica y no se alimenta con suficiente material. Algunas de estas razones son:

• Inadecuada colocación y configuración de los corredores.
• Secciones voluminosas o irregulares de la pared.
• Mal control de la solidificación.

Efecto

• Integridad estructural debilitada.
• Agujeros en el edificio que debilitan las zonas de apoyo.
• Avances en el mecanizado de operaciones secundarias.

Detección

• Inspección por rayos X
• Pruebas ultrasónicas
• Autocontrol mutilante.

Prevención

• Optimizar la disposición de las compuertas y los canales para optimizar la alimentación.
• Eliminar las diferencias de grosor de las paredes.
• Regular las velocidades de enfriamiento para favorecer la solidificación direccional.

4.3 Inclusiones

Causa

• Los contaminantes en el zinc fundido causan inclusiones e incluyen:
• Óxidos y escorias
• Residuos del horno
• Herramientas o cazos que no se limpian adecuadamente.
• Agitación excesiva de la masa fundida

Efecto

• Debilidad muscular.
• Manchas superficiales posteriores al mecanizado o pulido.
• Peligro debidamente amplificado de inicio de crack.

Detección

• Análisis metalográfico
• Inspección visual posterior al mecanizado.
• Tecnología de rayos X en usos críticos.

Prevención

• Mantener limpios los hornos de fusión y de mantenimiento.
• Siga métodos adecuados de filtración y desnatado.
• Reducir las turbulencias en la transferencia de metal.
• Proteger la limpieza de la masa fundida que se adhiere.

Defectos superficiales: Solución de problemas y detección

5.1 Grietas y grietas en la red

Causa

Las grietas se producen por sobreesfuerzos térmicos o mecánicos:

• Falta de uniformidad en la temperatura de la matriz.
• Tensiones residuales elevadas
• Expulsión forzada o inoportuna.

Efecto

• Menor resistencia a la fatiga
• Debilidad estructural
• Rechazo de la pieza por defectos observados.

Detección

• Inspección visual
• Pruebas de líquidos penetrantes
• Examen de microfisuras al microscopio.

Prevención

• Mantener constante la temperatura de la matriz.
• Maximiza el tiempo de salida y despega.
• Comprueba de vez en cuando la pared y la elección de la aleación.

5.2 Cierre en frío

Causa

Las dos corrientes de zinc fundido no se fusionan correctamente para formar un cierre en frío, lo que suele deberse a:

• Baja temperatura del metal
• Velocidad de inyección lenta
• Mala ubicación de la puerta

Efecto

• Líneas de costura visibles
• Mala unión metálica.
• Una disminución del rendimiento mecánico.

Detección

• Inspección visual
• Pruebas de líquidos penetrantes
• Ensayo de tracción crítica.

Prevención

• Aumentar la temperatura del metal fundido.
• Velocidad y presión de inyección de extrusión.
• Mejorar el diseño de la compuerta y el control de flujo.

5.3 Arrastre y soldadura

Causa

Estos defectos surgen cuando el zinc fundido se pega a la superficie de la matriz como consecuencia de:

• Temperatura excesiva de la matriz
• Mala lubricación o revestimiento de la matriz.
• Composición inadecuada de la aleación

Efecto

• Desgarro de la superficie
• Imprecisiones dimensionales
• Desgaste acelerado de la matriz

Detección

• Inspección visual
• Medición de la rugosidad superficial.

Prevención

• Recubrir las matrices con pigmentos adecuados.
• Mantener adecuadamente los procedimientos de lubricación.
• Regule la temperatura.

5.4 Flash

Causa

Flash: el zinc fundido puede escapar entre las medias matrices, lo que suele deberse a:

• Desalineación del troquel
• Superficies de separación desgastadas
• Presión de sobreinyección.

Efecto

• Mal aspecto de la superficie
• Más recortes, retoques.
• Posible no conformidad dimensional.

Detección

• Inspección visual
• Medición dimensional

Prevención

• Mantenimiento y medición rutinarios de troqueles.
• Control correcto de la fuerza de sujeción.
• Rápida renovación de los equipos dañados.

5.5 Ampollas

Causa

Las ampollas aparecen porque los gases atrapados en la superficie no pueden liberarse durante el tratamiento posterior, en particular durante el chapado o la pintura.

Efecto

• Fallo del revestimiento superficial
• Rechazo cosmético
• Menor resistencia a la corrosión.

Detección

• Inspección visual al finalizar.
• Prueba de calor previa al recubrimiento.

Prevención

• Mejorar la desaireación y la ventilación.
• Secar antes de terminar.
• Comprobar la porosidad interna antes del revestimiento.

5.6 Deformación

Causa

Las causas de la deformación son el alabeo de las piezas debido a:

• Secciones de pared delgadas o irregulares
• Tensiones térmicas residuales
• Fuerza de eyección inadecuada

Efecto

• Imprecisiones dimensionales
• Cuestiones de montaje
• Aumento de la tasa de chatarra

Detección

• Control dimensional
• Comprobaciones en la máquina de medición de coordenadas (MMC).

Prevención

• Optimizar la geometría de la pieza
• Equilibrar las fuerzas de eyección
• Dejar enfriar y expulsar.

5.7 Marcas de flujo

Causa

Las marcas de flujo son el resultado de flujos desproporcionados de metales debidos a:

• Velocidad de inyección variable
• Mal diseño de la puerta
• Temperatura inestable de los metales.

Efecto

• Vetas visibles en la superficie
• Mal aspecto estético

Detección

• Inspección visual
• Evaluación del acabado superficial

Prevención

• Optimización del tamaño y la ubicación de las puertas.
• Utilice los ajustes de inyección habituales.
• Temperatura de la matriz Controla la temperatura de la matriz metálica.

5.8 Relleno corto

Causa

Llenado corto: El zinc fundido no llena la cavidad de la matriz debido a:

• Presión de inyección inadecuada.
• Baja temperatura del metal
• Se muestra como ventilación deficiente o vías de flujo restrictivas.

Efecto

• Piezas incompletas
• Fallo funcional
• Rechazo inmediato

Detección

• Inspección visual
• Verificación dimensional

Prevención

• Aumentar la presión y la temperatura de inyección.
• Mejorar la ventilación y la construcción de corredores.
• Ajuste el caudal cambiando la geometría de la pieza.

5.9 Laminados

Causa

Las laminaciones se producen cuando las películas de óxido se interponen en el camino del metal a través de un flujo turbulento.

Efecto

• Capas internas débiles
• Debilidad muscular.
• Riesgo de iniciación de grietas

Detección

• Inspección por rayos X
• Análisis metalográfico

Prevención

• Reducir las turbulencias en el momento de la inyección.
• Mantener limpio el metal fundido.
• Maximizar la puerta a un flujo.

5.10 Marcas de hundimiento

Causa

Las marcas de hundimiento se producen cuando las piezas más gruesas se enfrían y solidifican más tarde que otras piezas.

Efecto

• Depresiones superficiales
• Incoherencia dimensional
• Mala calidad estética

Detección

• Inspección visual
• Medición dimensional

Prevención

• Diseño de espesor de pared uniforme.
• Disposición racionalizada de los canales de refrigeración.
• Utilizar métodos de solidificación controlada.

Diseño para la fabricación (DFM) para reducir los defectos.

El diseño para la fabricación (DFM) ha sido importante para reducir la aparición de defectos de fundición a presión de zinc garantizando que se evitan los posibles riesgos en la fase de diseño, antes de que se pongan en marcha los procesos de utillaje y producción. Una revisión DFM realizada con éxito garantiza un flujo uniforme del metal, una solidificación regulada y una demostración sin tensiones.

Principios de DFM

• Asegúrese de que el grosor de las paredes se mantiene constante para evitar marcas de hundimiento y contracción.
• Aplique ángulos de desmoldeo correctos para garantizar una expulsión suave y un menor desgaste de la matriz.
• Deben evitarse los bordes afilados y los cambios bruscos de grosor, que aumentan la concentración de tensiones.
• Maximizar la colocación de compuertas, corredores y respiraderos para mejorar el relleno y minimizar la porosidad.

Impacto:

Un DFM adecuado conlleva una reducción sustancial de los defectos internos y superficiales, un mayor rendimiento de la fundición, una reducción del tiempo de ciclo y un menor coste de producción.

Garantías y normas de calidad

La garantía de calidad es fundamental para cumplir los requisitos dimensionales, mecánicos y estéticos de los componentes de fundición a presión de zinc. Esto se consigue mediante la aplicación de normas industriales conocidas, que permiten detectar los defectos en una fase temprana y gestionarlos en cada etapa de la producción.

Normas NADCA

• Tolerancias dimensionales
• Criterios de acabado superficial
• Tolerancia: defectos internos y superficiales.

Inspección del primer artículo (FAI)

• Inspección de la superficie en la inspección visual.
• Comprobación de las dimensiones con respecto a los planos.
• Comprobación del proceso para garantizar la repetibilidad.

Se utilizarán procedimientos regulares y sistemáticos de control de calidad para detectar a tiempo las desviaciones, evitar al mismo tiempo la repetición de los defectos y mantener la misma calidad de producción.

Operaciones secundarias y postprocesamiento.

El postprocesado y las operaciones secundarias son operaciones destinadas a mejorar la funcionalidad y el aspecto de las piezas de fundición a presión de zinc, así como a afinar algunos defectos menores que pudieran quedar durante el proceso de fundición. Estos procesos añaden valor cuando se gestionan adecuadamente y no afectan a la integridad de la pieza.

• Mecanizado: Taladrado, roscado y conformado precisos con tolerancias estrechas.
• Acabado: Chapado, pintura y recubrimiento de polvo para resistir a la corrosión y mantener el aspecto.
• Recuperación de defectos menores: Lijado ligero, pulido o mecanizado localizado para salvar piezas con pequeños defectos estéticos.

Optimización de la estructura de costes y del proceso

• Costes de utillaje: Producción, reparación y mantenimiento de troqueles.
• Costes de material: Gestión de la chatarra. Aleación de zinc.
• Costes del proceso: Tiempo de máquina, optimización de ciclos.

Consejos para reducir costes:

1. Minimice el uso de materiales optimizando el diseño de las piezas.
2. Reduzca el tiempo de ciclo sin sacrificar la calidad.
3. Mantenimiento rutinario para minimizar las piezas desechadas y el tiempo de inactividad.
4. Considere la inversión en renovación frente a la inversión en troqueles nuevos.
5. Solución de problemas de alto nivel y mejora continua.

Solución avanzada de problemas y mejora continua

• Identificación precoz de las zonas de riesgo en el trazado parcial.
• Vincular los defectos correlacionados con problemas concretos de diseño, aleación o proceso.
• Utilice bucles continuos de mejora: supervise, ajuste y revalide los procesos.
• Supervise los patrones de defectos para detectar problemas de alto nivel.

 Consejos para evitar defectos en la fundición a presión de zinc

• Temperatura de fusión y calidad estables.
• Compruebe sistemáticamente las matrices desgastadas o dañadas.
• Ajuste las velocidades y la presión de inyección óptimas.
• Proporcionar a los maquinistas formación sobre cómo identificar los defectos.
• Aplicar estrictamente los regímenes de mantenimiento preventivo.

¿Por qué elegir CNM Casting?

cnm casting está aquí para servirle con lo mejor;

• Fundición inyectada de cinc especial y Herramientas precisas.
• Fabricación de defectos bajo control mediante parámetros optimizados e inspección.
• Control de calidad periódico de componentes fiables y reproducibles.
• Escalado económico entre la creación de prototipos y la producción en serie.
• Específico del cliente asistencia técnica integral.

Conclusión

La fundición a presión de zinc es la mejor opción, ya que ofrece una precisión y una calidad superficial inigualables, y es rentable para la producción de grandes volúmenes. Pero los defectos, tanto internos como superficiales, pueden perjudicar la funcionalidad y el aspecto.

Al conocer la naturaleza de los defectos, sus causas y las medidas que se toman para evitarlos, los fabricantes tendrán la oportunidad de producir piezas de alta calidad y sin defectos. El método de incorporación de los principios DFM, la correcta selección de las aleaciones, la optimización y el control de calidad según las normas del sector también aumentarán la fiabilidad y reducirán los gastos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el método sistemático de clasificación de los defectos de la fundición de cinc?

Internas y superficiales, según la visibilidad y el nivel de impacto en el rendimiento.

¿Qué aleación de zinc utiliza en tolerancias estrechas?

Las aleaciones Zamak se funden fácilmente; las aleaciones ZA son más resistentes y tardan más en desgastarse.

¿Qué impacto tienen las normas NADCA en los criterios de aceptación?

Dan especificaciones de dimensiones, acabado superficial y tolerancias de defectos para mantener la coherencia de la calidad.

¿Existe alguna forma de reparar defectos estéticos sin desguazar piezas?

Por supuesto, estos pequeños defectos superficiales a menudo pueden lijarse, pulirse o recubrirse.

¿Qué hace DFM para reducir las tasas de defectos?

Reducir los posibles defectos diseñando componentes que puedan rellenarse fácilmente, homogeneizarse bien y expulsarse sin esfuerzo.