Calcinación: Defectos y Causas

Las áreas más propensas a los defectos de calcinación son los bordes del molde o del macho, donde el metal permanece en estado líquido durante largo tiempo a causa de la geometría de la pieza fundida y las partes del molde se calientan extremadamente. Este defecto puede producirse en todas las piezas fundidas elaboradas mediante el proceso de moldeo en arena (especialmente en el proceso de moldeo en arena verde), independientemente del metal, como resultado de las interacciones físicas/químicas que se producen entre la metal fundido y los componentes del material del molde.

Estrecha relación entre metalización y penetración

Debido a las reacciones que se producen entre el metal y el material del molde se originan fases de fusión que llevan a la formación de arena quemada (sinterización) y defectos de metalización (fotos 1 y 2). Especialmente al fundir aleaciones de acero se producen con frecuencia este tipo de defectos, los cuales son visibles a simple vista en las piezas fundidas. Las aleaciones de cobre-estaño y cobre-cinc también son vulnerables a estos defectos.

A diferencia de la auténtica penetración física/química, la metalización es una penetración inducida químicamente. En caso de producirse una delgada costra de arena firmemente adherida a la pieza fundida formada por granos de cuarzo separados, todavía hablamos de arena quemada (sinterización). Si, en cambio, esta delgada capa es de arena fundida y está muy firmemente adherida a la pieza fundida, de modo que toda la superficie tiene además un aspecto vesicular, hablamos de metalización (fotos 3-5).

Los defectos de penetración y metalización no son fáciles de distinguir el uno del otro. A la metalización siempre le preceden la penetración y la sinterización. En cualquier caso, este defecto no siempre supone el rechazo directo de la pieza, pero sí implica un aumento considerable de la tarea de limpieza.

Causas

Durante el proceso de formación de la metalización puede que la tensión de humectación se vea tan afectada que la presión de penetración (véase Penetración) descienda por debajo de la presión metalostática existente. Esto hace que, por un lado, aumente significativamente la penetración en la pieza fundida y que, por otro, se originen fases de fusión que lleven a la formación de capas de silicato (metalización) como consecuencia de las reacciones que se producen entre el metal y el material del molde. El oxígeno atmosférico de la cavidad del molde y los poros de su material contribuyen de forma decisiva a esa formación.

Factor de influencia

Tanto la arena de sílice como los productos de desintegración de la arcilla reaccionan con los óxidos de metal (p. ej., FeO) a altas temperaturas formando un ortosilicato de bajo punto de fusión según el siguiente esquema de reacción:

2Fe + O2 _ 2FeO

Al2 O3 · SiO2 + 4FeO _ 2(2FeO · SiO2) + Al2 O3

Fayalita

Los óxidos de hierro resultantes humedecen el material del molde mucho mejor que el hierro metálico, por lo que la aparición de sinterización y quemado es mucho más probable. En general, durante las reacciones entre el metal y el material del molde cabe esperar la formación de fases de capa intermedia que se comportan de manera distinta en términos de humectabilidad y reactividad en función de la composición de los reactivos. La penetración previa de vapores metálicos aumenta la tendencia a la formación de metalización. Las escorias de óxido de manganeso que se forman con la producción de aceros al manganeso son muy agresivas y aumentan la tendencia de este material a la formación de metalización.