Medición y análisis de defectos de fundición a presión
La fundición a presión se está convirtiendo en una forma cada vez más común de fabricar componentes automotrices. Con esta propagación, se requieren mediciones rápidas y evaluaciones cuantitativas en los sitios de fabricación de piezas fundidas para identificar los defectos y sus causas para mejorar la calidad y la tasa de rendimiento.
Además de las causas y las contramedidas de los defectos de fundición, se presentan en esta sección los últimos ejemplos de inspección de la fundición a presión con el nuevo Microscopio Digital 4K.
- Aumento de la fundición a presión en el sector automotriz
- Causas y contramedidas para los defectos de fundición
- Últimos ejemplos de inspección de productos de fundición a presión
- Obtención de imágenes con aumento mientras se mantiene el objeto completamente enfocado incluso con mayor aumento
- Medición de la forma 3D y de perfiles de un agujero de fundición
- Imagen de gran aumento de un diminuto agujero de fundición
- Observación manual de un molde de fundición a presión
- Medición de la forma 3D y de perfiles del agrietamiento de moldes de fundición a presión
- Medición automática del área y evaluación cuantitativa de una superficie fundida
- Un solo microscopio que cambia los sitios de fabricación de fundición a presión
Aumento de la fundición a presión en el sector automotriz
La fundición a presión es un método de fundición en el que el metal fundido, como las aleaciones de aluminio, de zinc, de magnesio y de cobre, se vierten en moldes de precisión a alta presión. Este método se utiliza para diversos productos por su capacidad de proporcionar una excelente precisión dimensional, superficies de fundición hermosas y lisas, y una alta productividad.
Se dice que los componentes automotrices representan la mayor parte de todos los productos de fundición a presión fabricados.
En particular, la fundición a presión de aleaciones de aluminio se utiliza con frecuencia en componentes automotrices porque presenta una mayor conductividad eléctrica/térmica, resistencia a la corrosión, y trabajabilidad, así como un peso más ligero y una mayor resistencia en comparación con la fundición a presión de aleaciones de zinc, con lo que se consiguen productos de bajo costo y alta eficiencia de reciclaje.
Las aplicaciones automotrices incluyen bloques de cilindros, cajas de transmisión y tapas de balancines. Los productos de fundición a presión convencionales a menudo contienen gas, lo que dificulta el tratamiento térmico y la soldadura, por lo que se dice que es difícil aplicar dichos productos a los componentes del tren de rodaje y la carrocería del automóvil. Sin embargo, en los últimos años, los métodos especiales de fundición a presión, como la fundición a presión de flujo laminar y la fundición a presión de alto vacío, han llevado a la aplicación de la fundición a presión en productos más difíciles. Junto con esta tendencia, también han aumentado los requisitos de funcionalidad y calidad de fundición.
Causas y contramedidas para los defectos de fundición
En los procesos de fundición a presión para componentes automotrices, es necesario tener cuidado con la temperatura del metal fundido y los moldes, la presión durante el llenado en los moldes y los defectos de fundición causados por el gas y el aire que contienen los metales. Los defectos de fundición conducirán a una menor resistencia y, por lo tanto, afectarán en gran medida la calidad de seguridad de los automóviles.
Los defectos típicos que ocurren en el interior o en la superficie de la fundición, como agujeros de fundición, y sus causas y contramedidas se enumeran en la siguiente tabla.
| Defecto de fundición | Causa/estado | Contramedida |
|---|---|---|
| Agujero de fundición | Un orificio de soplado generado por la entrada de aire o gas en el metal fundido o un hundimiento generado debido a la escacez del metal fundido | Ajuste la presión de la fundición, cambie el orificio de ventilación, ajusre la cantidad de agente de desmoldeo que se aplicará o cambie de posición y el tamaño de la puerta. |
| Contracción | Depresión tras un enfriamiento lento debido a un molde parcialmente sobrecalentado | Ajuste la temperatura del molde o rediseñe el molde. |
| Llenado insuficiente (recorrido deficiente del metal fundido) | El área cercana a la compuerta se enfría demasiado rápido como para llenar toda la cavidad con metal fundido. | Cambie la temperatura del molde, ajuste la temperatura del metal fundido o cambie la posición y el tamaño de la compuerta. |
| Cierre en frío (marca de soldadura) | Una baja temperatura del molde y una baja presión de vertido hacen que el metal fundido se solidifique antes de esparcirse por completo en un par de moldes, generando una marca en el punto de unión. | Aumente la temperatura del molde, la temperatura del metal fundido y la velocidad del émbolo o cambie la posición y el tamaño de la compuerta. |
| Grieta/distorsión | Un ángulo de inclinación insuficiente, una contracción desigual o una extrusión inadecuada (fisuración en caliente durante la solidificación y fisuración en frío en los procesos de enfriamiento y con el tiempo) | Rediseñe la forma o cambie la posición de extrusión. |
| Rotura de la capa de enfriamiento | Una capa de solidificación generada en la manga ingresa a la cavidad y luego se contiene en la fundición a presión. | Ajuste la temperatura del metal fundido y la velocidad del émbolo. |
| Marca de flujo | Baja temperatura del molde o demasiado agente de liberación | Aumente la temperatura del molde y reduzca la cantidad de agente desmoldeante. |
| Raspado | Fundición a presión adherida a un molde al ser expulsada o un ángulo de desmoldeo inadecuado | Pula suficientemente la superficie del molde y proporcione un ángulo de desmoldeo adecuado. |
| Agarre | Un molde parcialmente sobrecalentado provoca la adhesión con el metal fundido. | Cambie el tipo o el método de aplicación del agente desmoldante o rediseñe el molde. |
| Ampolla | El gas comprimido cerca de la superficie se expande y provoca una hinchazón en la superficie. | Tome las mismas contramedidas que para los agujeros de fundición y prolongue el tiempo de enfriamiento del molde. |
| Decoloración | La superficie de fundición a presión está decolorada por uno o más componentes del agente desmoldeante. | Cambie el agente. |
| Superficie rugosa | Una superficie rugosa del molde se transfiere directamente a la superficie fundida a presión. | Limpie y pula el molde. |
| Punto duro | Una partícula dura penetra en el metal fundido provocando, por ejemplo, la rotura de la herramienta de rectificado en procesos posteriores. | Filtre el metal fundido. |
Además de las causas enumeradas anteriormente, existen otras causas de defectos de fundición. En la fundición a presión, la inspección de calidad es importante para garantizar la calidad. Se requiere un análisis, una medición y una evaluación precisos, por ejemplo, para orificios diminutos, cavidades y asperezas superficiales inadecuadas porque tienen un impacto en la calidad.
Últimos ejemplos de inspección de productos de fundición a presión
Uno de los requisitos para la evaluación y el análisis de los defectos de los agujeros y las superficies de fundición es la observación con aumento con microscopios. Sin embargo, dado que los productos de fundición a presión son tridimensionales, dicha observación conlleva problemas como el tiempo y el esfuerzo necesarios para el ajuste del enfoque, la dificultad de la observación y el análisis, y las variaciones en las evaluaciones de los defectos.
Estos factores han llevado a un aumento de la observación con aumento utilizando microscopios digitales. El Microscopio Digital 4K de ultra alta definición Serie VHX de KEYENCE, que está totalmente equipado con tecnología de punta, hace posible capturar claramente los agujeros y las superficies fundidas en la fundición a presión para permitir una evaluación cuantitativa con una eficiencia de trabajo extremadamente alta.
Obtención de imágenes con aumento mientras se mantiene el objeto completamente enfocado incluso con mayor aumento
Los microscopios convencionales requieren tiempo y esfuerzo para sustituir las lentes, cambiar el aumento y ajustar el enfoque de acuerdo con el tamaño y la ubicación del objeto a analizar.
La lente de alta resolución y el revólver motorizado del Microscopio Digital 4K Serie VHX permiten una función de acercamiento continuo que cambia automáticamente el aumento entre 20x y 6000x sin necesidad de sustituir la lente. A través de una operación intuitiva con un ratón o un controlador de mano, puede completar rápidamente una serie de tareas en una sola unidad. Estas tareas van desde la observación mediante imágenes de alta resolución completamente enfocadas de todo el objeto (utilizando composición de profundidad) hasta la evaluación cuantitativa mediante la medición automática de área y la medición de la forma 3D y de perfiles.
En comparación con la imagen capturada con un microscopio convencional, la Serie VHX ofrece una imagen abrumadoramente nítida, medición automática de áreas y medición de la forma 3D y de perfiles
Medición de la forma 3D y de perfiles de un agujero de fundición
El Microscopio Digital 4K Serie VHX permite la medición de la forma 3D y de perfiles (formas de sección transversal en 2D) utilizando información de altura que no se puede obtener con microscopios convencionales. Incluso en una superficie fundida a presión irregular, puede reconocer los agujeros de fundición, los agujeros de soplado y todos los demás cambios diminutos de forma de la superficie gracias a la pantalla 3D que enfoca completamente todo el objeto.
Imagen de gran aumento de un diminuto agujero de fundición
Los microscopios utilizados convencionalmente para la observación de agujeros de fundición tienen problemas como el aumento, la resolución y el ajuste de enfoque insuficientes.
Con el Microscopio Digital 4K Serie VHX, incluso los agujeros de fundición más diminutos se pueden capturar con claridad y con un gran aumento.
Observación manual de un molde de fundición a presión
Los defectos de fundición no sólo son causados por la temperatura del metal fundido y la presión, sino que también suelen ser causados por el estado del molde. En particular, los defectos como las superficies de fundición rugosas del molde suelen ser causados por diminutos defectos de apariencia en el interior de los moldes, por lo que la inspección del molde también es indispensable.
Sin embargo, dado que los moldes de fundición para componentes automotrices son generalmente grandes, no se pueden recortar para observarlos y analizarlos utilizando un microscopio. Además, la inspección no destructiva con un microscopio de mano convencional tiene el problema de que la resolución es insuficiente para las grietas diminutas.
Con el Microscopio Digital 4K Serie VHX, puede realizar una observación con aumento de grietas diminutas y otras áreas defectuosas de este tipo en los moldes gracias a las imágenes 4K, incluso utilizando una lente de mano.
Medición de la forma 3D y de perfiles del agrietamiento de moldes de fundición a presión
El Microscopio Digital 4K Serie VHX permite la visualización de formas 3D y la medición de perfiles, lo que permite una inspección eficiente y cuantitativa.
Medición automática del área y evaluación cuantitativa de una superficie fundida
El Microscopio Digital 4K Serie VHX también sirve como una poderosa herramienta para la inspección en 2D de superficies de fundición en 3D. Las funciones de medición y conteo automáticos de áreas permiten la evaluación cuantitativa de las áreas defectuosas en las superficies de fundición con una operación sencilla.
Puede utilizar estas funciones para evaluar cuantitativamente los defectos, como las superficies rugosas. Una sola unidad VHX permite completar la observación, la medición y la generación de informes con un solo dispositivo.
Un solo microscopio que cambia los sitios de fabricación de fundición a presión
El Microscopio Digital 4K de alta definición Serie VHX no sólo permite una observación con aumento clara utilizando imágenes 4K de alta resolución, sino también mediciones automáticas y mediciones 2D/3D que no son posibles con los microscopios convencionales.
La Serie VHX se puede utilizar para identificar rápidamente las causas de los defectos y evitar que vuelvan a producirse gracias a sus funciones que proporcionan rápidamente imágenes detalladas y datos numéricos de los agujeros de fundición, las superficies rugosas de la fundición y otros defectos en los sitios de fundición a presión. Con estas funciones, un solo microscopio de la Serie VHX funciona como una herramienta indispensable para mejorar la calidad y las tasas de rendimiento en medio de la creciente amplitud de aplicaciones para los productos de fundición a presión y sus crecientes requisitos funcionales.
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