Defectos de Inyeccion

DEFECTOS DEFECTOS DEFECTOS DEFECTOS en laen la

Galvanización de las PiezasGalvanización de las Piezas

UM Zinc Market Development - L. Tao 1999

ÍndiceÍndice

1 ió1. Introducción

- Proceso de Fundición Inyectada y Aleaciones de Galvanización

2. Defectos Causados por la AleaciónProblema de calidad y utilización incorrecta— Problema de calidad y utilización incorrecta

3. Defectos de las Piezas

4. Defectos de Acabado

5 Defectos Históricos5. Defectos Históricos

Página 2UM Zinc Market Development - L. Tao 1999

Introducción — Ciclo de Fundición en la Cámara Caliente

Aleación Fundición Inyección Pieza Acabado

Máquina Estampa (molde)+

Li t dLingote de aleación de cinc


Introducción — Aleaciones de Galvanización

Hay cuatro grupos de aleaciones de galvanización :


Introducción — Aleaciones de GalvanizaciónC i ió— Composición

Element

Alloy Al Cu Mg Fe Pb Cd Sn

Z k 2 3 8 4 2 2 50 3 50 0 035 0 060 0 02 0 003 0 003 0 001Zamak 2 3.8 ~ 4.2 2.50 ~ 3.50 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001Zamak 3 3.8 ~ 4.2 < 0.003 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001Zamak 5 3.8 ~ 4.2 0.70 ~ 1.10 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001Superloy 6.6 ~ 7.2 3.0 ~ 3.60 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001

ZA 8 8.0 ~ 8.8 0.80 ~ 1.30 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001ZA12 10.5 ~11.5 0.70 ~ 1.10 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001ZA27 25 ~ 28 2.0 ~ 2.50 0.035 ~ 0.060 < 0.02 < 0.003 <0.003 <0.001


Introducción — Aleaciones de Galvanización — Fluidez

Fluidez es la facilidad con que el metal fundido puede llenar la cavidad de la estampa

0. 0 Mg

0.1 Mg

La variación en el contenido de aluminio de las aleaciones Zamak influye considerablemente en la fluidez. Mantener el nivel de Al en lo alto de la escala debería aumentar la fluidez de la aleación.f


Introducción — Aleaciones de Galvanización — Fluidez

Superloy

lt fl id t d f ió b j alta fluidez , punto de fusión bajo …...


Defectos Causados por la Aleación — Problema deCalidadCalidad

Impurezas (observadas a menudo cuando se utiliza demasiada aleación refundida

La presencia de impurezas como el plomo (Pb), cadmio (Cd) y estaño (Sn) hace que las piezas sean susceptibles a la corrosión intergranular


Defectos Causados por la Aleación — Problema de Calidad

Solución

d l l ió é i d b CdEn caso de que la aleación esté contaminada por Pb, Cd o Sn, sólo hay una solución eficaz :

¡¡¡¡¡¡Vaciar el recipiente y limpiarlo !!!Vaciar el recipiente y limpiarlo !!! ¡¡¡¡¡¡Vaciar el recipiente y limpiarlo !!!Vaciar el recipiente y limpiarlo !!!

No hay que olvidar que la aleación contaminada se puede volver a vender al proveedor de la misma.


Defectos Causados por la Aleación — Utilizaciónincorrecta

El sobrecalentamiento de las aleaciones de cinc fundidas causa :

— una pérdida de aluminio y magnesio mediante formación de escoria

— cuello de cisne, émbolo y crisol para corroer más rápidamente (debido a que el hierro se disuelve en la aleación de cinc)

Un contenido de Fe superior al límite de solubilidad formará

partículas intermetálicas de Fe Al Aumentará la pérdida de Alyypartículas intermetálicas de Fe-Al Aumentará la pérdida de Alyy

Reducirá el grado de fluidezyy


Defectos Causados por la Aleación — Utilizaciónincorrecta

Sobrecalentamiento

FotografíaFase intermetálica en aleación de FeAl3

FotografíaSuperficie de erosión deSuperficie de erosión de

la tobera o cuello de cisne


Defectos Causados por la Aleación — Utilización

Soluciónincorrecta

Temperaturas recomendadas para fundición de Aleaciones

Z k 2 3 5 415 430 °CZamak 2, 3, 5 415 ~ 430 °C

Superloy 405 ~ 430 °C

ZA8 420 ~ 445 °C

ZA12 465 ~ 495 °C

ZA27 550 ~ 580 °C

Estas temperaturas también son válidas para las personas que refunden la chatarra


Defectos de las Piezas — Resumen

JuntaA ll

Porosidad Soldadura Pozos Grietas GrietasFría Ampollas Interna Estampa (ondas) Solidificación en Caliente

TiempoLlenado

Patrón deFlujo

Temp.Metal

TemperaturaEstampa (°C)

Velocidad Entrada

Lubricante Estampa

SeccionesPesadasLlenado

de la CavidadFlujoMetal

(°C)Estampa ( C)Entrada Estampa Pesadas


Defectos de las Piezas — Gota Fría

Aspecto de la Superficie: Defectos de línea en la superficie donde se juntan los frentes del metal solidificado. so d cado.



Se forma cuando la aleación fundida que fluye a la estampa se solidifica prematuramente y los chorros siguientes de aleación fundida que llenanFormación : prematuramente y los chorros siguientes de aleación fundida que llenan la cavidad no pueden fundir estas capas solidificadas.

Los parámetros importantes son el ti d ll d d l id dLos parámetros importantes son el tiempo de llenado de la cavidad, velocidad de entrada, temperatura de la estampa y del metal y el patrón de flujo del metal en la cavidad.

Factores de Influencia : p f j

Daños : causa problemas en el acabado, ya sea por laminación o pintura, y

deriva en fallos de la capa de recubrimiento,Daños : p , también debilita las piezas de cinc, porque las aleaciones de cinc

son sensibles a las mellas. P l i t f í á f á il tiblPor eso las piezas con gota fría son más frágiles y susceptibles asufrir fracturas si reciben golpes.



Aspecto Micro:


Defectos de las Piezas — Gota Fría Precauciones :

La inyección debería realizarse a las máximas temperaturas prácticas de las estampas.

la temperatura recomendada para la estampa es de 150°C a 250°C la temperatura óptima es de 180 a 200°C la temperatura óptima es de 180 a 200 C.

La inyección debería realizarse en el tiempo de llenado de la cavidad mas corto posible.

Se pueden tolerar tiempos de llenado de hasta 0.040 segundos (40ms) para las piezas sin

tratamientos de superficie. Para las piezas con tratamiento de superficie se recomienda un tiempo de llenado

de la cavidad inferior a los 0.020 segundos. La inyección debería realizarse a la mayor velocidad de entrada.

La velocidad de entrada de inyección recomendada es de 35m/s a 50m/s. Esto hace necesario el uso de una gran potencia de inyeccióng p y

Calentamiento auxiliar o recubrimiento de la cavidad de la estampa para retardar la transferencia

de calor.

El calentamiento auxiliar es especialmente eficaz cuando se fabrican piezas grandes con

masas bajas.


Defectos de las Piezas — Junta Fría Precauciones :

Conductos guía y las compuertas de entradas de inyección deberían estar diseñados para conseguir un flujo de metal uniforme.

Desde la boquilla hasta la compuerta de entrada, la zona en sección debería

irse reduciendo progresivamente, el índice óptimo de reducción es de 1.25 a

1.75.AN =1.25~ 1.75Ag

Se debe evitar una dirección abrupta y el cambio de sección Se debe evitar una dirección abrupta y el cambio de sección.

El exceso de flujo facilita la entrada de calor en la estampa.


Defectos de las Piezas — Junta Fría

Solución :

Si las juntas frías son poco profundas (<0.05mm), es posible eliminarlas mediante bruñido.

Para eliminar las juntas frías más profundas normalmente se necesita una correa de lijado.j(Esta operación es costosa y se elimina demasiado metal, lo que frecuentemente deja al descubierto la porosidad de la superficie, que contribuye a la formación de

ll l d i i li d )ampollas en las capas de revestimiento metalizado).


Defectos de las Piezas — Ampollas

Aspecto de la Superficie: En la superficie pueden aparecer pequeñas ampollas como abolladuras. Bajo presión se producirán ampollas más grandes. El tamaño de los poros puede variar, pero siempre tienen forma esférica.



Formación :Las ampollas consecuencia de la porosidad creada por el gas atrapado se forman cuando la presión interior del gas sobrepasa la p p g presistencia de la pieza moldeada a la temperatura existente. (Se pueden producir durante el vaciado de la estampa y también durante horneados posteriores o tratamientos térmicos o de envejecimiento de las

Factores de

horneados posteriores o tratamientos térmicos o de envejecimiento de las piezas).

Los principales parámetros son: el patrón de flujo en el sistema Factores de Influencia :

p p p p f jde alimentación y en la cavidad, velocidad de entrada de inyección, temperatura de la estampa y temperatura de salida de pieza.

Daños :

de pieza.

causan problemas en el acabado y derivan en fallos de la capade recubrimiento ya sea chapado electrolítico o pinturade recubrimiento, ya sea chapado electrolítico o pintura.



Aspecto Micro : Vista de sección



A d l S fi i A MiAspecto de la Superficie Aspecto Micro


Defectos de las Piezas — Ampollas Precauciones :

La mejor forma de controlar las ampollas es reducir la cantidad degases atrapados en la pieza.

— El sistema de alimentación debe ofrecer un flujo suave y unidireccionaldel metal a tra és de los cond ctos g ía por la s perficie de la ca idaddel metal a través de los conductos guía y por la superficie de la cavidad. Un suave flujo del metal ayuda a expulsar los gases del interior de los conductos guía y la cavidad y llevarlos hasta los ventiladores.

— En los conductos guía se deben evitar las aristas pronunciadas y lastransiciones a zonas en aumento (Véase P.18) (ya que se produciránturbulencias, lo que originará que se mezcle aire con el flujo del metal

fi l id d d bid l d )y finalmente aparecerá porosidad debida al gas atrapado).



Precauciones :

Para piezas complejas, donde es imposible aplicar un flujo

idi i l t é d l id d d iunidireccional a través de la cavidad , puede ser necesario

forzar a los gases hasta regiones menos críticas o utilizar

l id d d t d d i ió d iuna mayor velocidad de entrada de inyección para reducir

y el tamaño de los poros y dispersarlos.


Defectos de las Piezas — AmpollasSolución :

La formación de ampollas debido a la porosidad de la sub-superficiese puede controlar limitando la temperatura de las piezas que sesacan de la estampa: cuando más baja sea la temperatura de salidasacan de la estampa: cuando más baja sea la temperatura de salida,más resistente será la pared de la pieza.

Con este método no se puede evitar la formación de ampollas enen procesos posteriores, cuando la pieza se someta a altas temperaturastemperaturas.

Algunas veces, la temperatura de la cavidad provocará que los poroscausados por los gases se formen más cerca del centro de la seccióncausados por los gases se formen más cerca del centro de la sección.

Esto no resulta muy práctico para las piezas de pared fina.


Defectos de las Piezas — Porosidad Interna

Aspecto:Aspecto:



Formación: El gas atrapado o la contracción por solidificación pueden llevar a la aparición de porosidad interna. La porosidad puede hacerse visible con el desbarbado, correa de lijado o con la mecanización

Factores de

mecanización.

La cantidad, tamaño, forma y distribución de la porosidad en una

Influencia: pieza moldeada depende del sistema de flujo del metal,ventilación y temperatura de la estampa.

Daños: debilita las piezas de cinc.



La porosidad puede hacerse visible con el desbarbado, la correa de lija y con la

Aspecto:mecanización.

Porosidad en la entrada



Precauciones :

La mejor forma de reducir la porosidad interna es reducir los gases atrapados en la pieza.(Véase Diapositiva 23)

Para evitar la formación de turbulencias en el cuello de cisne se debería controlar la Para evitar la formación de turbulencias en el cuello de cisne se debería controlar laprimera velocidad del émbolo.

La inyección se debería realizar a una alta velocidad de entrada de inyección.

Una alta velocidad de entrada (> 35m/s) producirá una entrada de flujo atomizado

en la cavidad y dispersará la porosidad por toda la pieza. Una baja velocidad de entrada tenderá a producir menos poros pero de mayor tamaño.U a baja ve oc dad de e t ada te de á a p oduc e os po os pe o de ayo ta a o.

La geometría de la estampa y el diseño de la entrada influyen en el patrón de llenado.

Con ventiladores de aire eficaces se reduce la cantidad de gas atrapado.



Precauciones :

El tipo y velocidad de solidificación, el patrón de llenado, la temperatura de la estampa y del metal y el sistema de refrigeracióntemperatura de la estampa y del metal y el sistema de refrigeración influyen en la ubicación y el tamaño de los poros.

Una rápida velocidad de solidificación tenderá a que quede gas atrapadopor toda la pieza.

Las velocidades más lentas tienden a mover la porosidad por delantedel frente de solidificación y a concentrarla en la última zona a enfriar.

Las temperaturas elevadas cerca de la compuerta de entrada son Las temperaturas elevadas cerca de la compuerta de entrada son normalmente las responsables de la presencia de porosidad en la entrada.


Defectos de las Piezas — Soldadura a la Estampa

Aspecto:Aspecto:

Fotografía de Erosión de la Estampa



Formación: Se refiere a la fusión local del metal fundido con el acero de la Formación:estampa durante la inyección. La reacción puede ser o bien un enlace físico o una interacción química (aleación) entre el metal fundido y el acero de la estampa

Daños:

fundido y el acero de la estampa.

Las zonas de soldadura dificultan el vaciado de la estampa yDaños: dejan marcas en las piezas.

El material soldado a la huella de la estampa puede id l h l d d b doxidarse y acumularse hasta el punto de que se debe detener

el proceso y limpiar la huella de la estampa.



Factores de Infl encia:

Este problema se puede asociar al impacto directo del chorro de metalcontra las superficies planas la erosión de la estampa las altaInfluencia: contra las superficies planas, la erosión de la estampa, las alta temperaturas de la estampa o a ángulos insuficientes.— El impacto del chorro de metal contra una superficie plana generalmente limpia la huella de la

t li i d l l b i t li d d i d l i destampa, eliminando a su vez el lubricante aplicado y rayando y rompiendo cualquier capa de protección. Un contacto directo hace posible que se produzca la soldadura.

— Una zona con corrosión o con picaduras ofrece una buena base de unión para el metal fundido y favorece el soldado —La erosión de la estampa generalmente tiene lugar cerca de la entrada de inyección, como resultado de aplicar altas presiones de inyección en combinación con una entrada de poco grosor. La alta velocidad del metal al atravesar la entrada produce cavitación del flujo que corroe y pica la estampa. La erosión de la estampa se puede producir siempre que las velocidades del flujo de aleación fundida sobrepasen los 60m/s.

—Cuanto más alta es la temperatura de la estampa, mayor es la tendencia a soldarse y mayoresserán las posibilidades de interacción química entre el metal fundido y la estampa.(>450°C)

Á— Ángulos insuficientes: durante la operación, a medida que las estampas se abren y cierran se produce algo de rozamiento y desgaste en ciertas zonas de la huella de las estampas. Esta acción elimina la película de óxido y hace más fácil que el metal de entrada se alee con el acero de la estampa.



Aspecto:Aspecto:

Fotografía del defecto de la soldadura en la pieza moldeada



Precauciones:

La forma más directa de minimizar la soldadura es utilizar unlubricante de estampa adecuadolubricante de estampa adecuado.

Al diseñar el sistema de alimentación y la estampa, siempre que seaibl d b í li i l i d l h d l iposible, se debería eliminar el impacto del chorro de metal o intentar

reducirlo desviando o interrumpiendo el chorro de metal. Un diseño de estampa poco eficaz es la causa de muchos de los Un diseño de estampa poco eficaz es la causa de muchos de los

problemas de soldadura.



Precauciones:

La erosión de la estampa es una indicación de que las velocidades del metal son demasiado altas. Las velocidades de los chorros de metal se deben reducir cambiando

los parámetros de la máquina. Si l ió d l t i t d b difi l t Si la corrosión de la estampa persiste, se debe modificar la estampa

para reducir la velocidad del chorro de metal. Se deberían medir los parámetros de la inyección y examinar lasp y y

zonas del sistema de flujo del metal para decidir que modificacionesresultan más adecuadas para reducir las velocidades críticas del metal.

Si algunas zonas de la estampa están demasiado calientes, se debería reevaluar el sistema de enfriamiento de la estampa en un intento por

solucionar el problemasolucionar el problema.


Defectos de las Piezas — Contracciones en la Superficie

Aspecto: Las depresiones por contracción en las piezas de Zamak generalmente presentan un aspecto brillante, a a ge e a e e p ese a u aspec o b a e,mientras que en las piezas de ZA, presentan un aspecto escarchado.



Formación: Se producen cuando la solidificación en la zona intermedia del punto caliente se retrasa, pero continua en las zonas adyacentes y subyacentes de la pieza. Durante las fases finales de solidificación, la contracción del metal en el punto caliente produce la depresiónla contracción del metal en el punto caliente produce la depresión.

Un mal control de la temperatura de la estampa es la causaFactores de Influencia:

Un mal control de la temperatura de la estampa es la causadirecta de la presencia de puntos calientes y también el origen de la depresión en la superficie.

Daños: causa problemas en el acabado, ya sea metalizado o de pintura, y deriva en fallos de la capa de revestimientoy deriva en fallos de la capa de revestimiento.



Precauciones:

La forma más directa de bajar la temperatura de la estampa. Para lafabricación de piezas convertibles en placas la temperaturafabricación de piezas convertibles en placas, la temperatura recomendada de la estampa es de 180°C ~ 220°C

Si l d l á d i d li d b á Si algunas zonas de la estampa están demasiado calientes, se deberávolver a evaluar el sistema de enfriado en un intento por solucionar el problemaproblema.


Defectos de las Piezas — Lagos y Ondulaciones

Aspecto:

Grandes zonas irregulares en las superficies de las piezas. Estas zonas pueden estar hundidas o elevadas y más frecuentemente aparecen en las superficies planas de la pieza moldeada.El tamaño y la forma de estos defectos varía, pero siempre aparecen en la misma zona general de una pieza concreta.

Vi i d i lí l d fVista superior de una pieza con una línea que marca la zona defectuosa

?



Aspecto Micro:

Aparece una fina capa Una franja desigual



Formación:Se trata de un tipo específico de defecto por contracción, el examen metalúrgico ha confirmado que el lago está causado por

lidifi ió i l L á l d l fi iuna solidificación irregular. La zona más alta de la superficie se enfrió más rápidamente que las zonas próximas o las hundidas. El borde de la zona del lago, o zona de transición, generalmente g gmuestra evidencia de imperfecciones microscópicas como porosidad, pliegues e irregularidades.

Factores de Influencia:

Este tipo de defecto está generalmente asociado con las estampas sobrecalentadas y unas condiciones de llenado inadecuadas.

Daños: causa problemas en el acabado. La diferencia de contracción entre las dos zonas durante la solidificación produce dos niveles enentre las dos zonas durante la solidificación produce dos niveles en la superficie, que no se pueden eliminar con el bruñido.



Precauciones :

Los defectos de lagos se pueden evitar modificando las temperaturas de las estampas modificando las temperaturas de las estampas mejorando la lubricación de las estampas. mejorando la eficacia del llenado de las estampas. utilizando tiempos de llenado más cortos.


Defectos de las Piezas — Grietas de Solidificación

Aspecto: La grieta aparece en la fase eutéctica, la última parte de pla aleación que se solidifica.



Formación:Pueden aparecer cuando piezas complejas con zonas gruesas yvoluminosas se alimentan a través de zonas delgadas Si lasvoluminosas se alimentan a través de zonas delgadas. Si las entradas o zonas delgadas de la pieza se solidifican antes que las zonas gruesas, pueden aparecer grietas debidas a la contracción en los últimos puntos en solidificarse de las secciones más gruesas.


Este tipo de defecto generalmente ocurre en zonas con puntos calientes si la alimentación de la zona está restringida.La causa es alimentación inadecuada de la zona de contracción y de grietas.



Precauciones:

mejorar el patrón de llenado de la estampa

mejorar de la lubricación de la estampa.

modificar las temperaturas de la estampa


Defectos de las Piezas — Grietas en Caliente

Aspecto: Por toda la longitud de la entrada, se trata de un lugar común para la formación de grietas en caliente.Este tipo de grietas algunas veces se atribuye erróneamente a los daños de desbarbado.



Formación:Este tipo específico de grieta de solidificación se inicia a lo largo de las aristas interiores de las piezas si se entorpece la contracciónde las aristas interiores de las piezas si se entorpece la contracción térmica.

Las grietas aparecen cuando se sobrecalienta una arista exterior de la estampa. En estas condiciones, la solidificación de la sección de la pieza en contacto con la misma se retrasará. El enfriamiento y contracción de la pieza a cada lado de la arista aplicará tensión al metal de las esquinas. Aparecerán

i t li t l i t i l i t i t d “bl d ”


grietas en caliente en la arista, como si la pieza estuviera en estado “blando” cuando se desarrolla la tensión.Los parámetros que influyen en la aparición de grietas en calienteson:Influencia: son:

enfriamiento de la estampa y temperatura de la estampa diseño de la pieza (evitar esquinas abruptas)



Precauciones:

La regulación de la temperatura de enfriado de la estampa y el control de la temperatura de la estampa son variables clavecontrol de la temperatura de la estampa son variables clave utilizadas para evitar la aparición de grietas en caliente.

Los radios de las esquinas interiores de una pieza moldeada deberían ser tan grandes como sea posible para minimizar la concentración de calor en las aristas más afiladas de la estampa.

Esto distribuye las tensiones y minimiza la concentración de tensión en la sección de la pieza. Un radio mínimo de 2 mm es generalmente adecuado.


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