7.4.1 Afino del grano
El afino del grano es el proceso de reducción del tamaño de grano de un metal o aleación, mediante la adición de elementos adecuados al metal fundido, para mejorar sus características mecánicas.
Según el tipo y curso de la solidificación, puede presentarse en algunas aleaciones de aluminio una estructura basta que tiene menor resistencia que la estructura de grano fino. Se puede conseguir una estructura de grano más fino con características mejores por adición de sustancias nucleantes en el caldo. Los afinadores de grano que se añaden generalmente en forma salina, reaccionan con el caldo según procesos complicados y actúan en forma de boruro de aluminio, boruro de titanio, carburo de titanio y carburo de
aluminio y carbono) se pueden conseguir en el comercio bajo distintos nombres. Los aditivos de titanio y boro se consiguen, también, en forma de bloque y alambre, como aleaciones madre.
El afino del grano de las aleaciones AlSi hipereutécticas tiene lugar mediante la adición de fósforo. Se trata con esto de un afino del silicio primario, separado debido a los núcleos de fósforo de aluminio. La adición de fósforo se realiza en forma del compuesto químico pentacloruro de fósforo o de preparados que contienen fósforo rojo y hexacloroetano. Ambos medios de afino se consiguen en forma de tabletas y poseen al mismo tiempo acción desgasificadora.
7.4.2 Modificación de las aleaciones AlSi
Se designa modificación de las aleaciones AlSi al proceso metalúrgico mediante el cual al adicionar pequeñas cantidades de sodio o estroncio a aleaciones AlSi eutécticas e hipoeutécticas, se consigue un eutéctico con una estructura especialmente fina. El contenido de sodio debe hallarse en un % del orden de centésimas. De esta manera se pueden mejorar las características mecánicas de la pieza fundida. Se distinguen fundamentalmente 3 tipos característicos de estructura eutéctica de AlSi:
Estructura laminar: Cristales de silicio, la mayor parte de las veces aciculares, ordenados en grupos en forma radial.
Estructura granular: Cristales de silicio poliédricos, en forma de varillas o láminas gruesas, distribuidos en parte desordenadamente.
Estructura afinada: Cristales de silicio muy finos y compactos.
Para que se produzca cada una de las modificaciones estructurales son decisivas la velocidad de enfriamiento y la presencia de ciertos elementos a baja concentración. Así, por ejemplo, para el enfriamiento de la estructura granular es decisivo un escaso contenido en fósforo.
En el afino con sodio, cantidades mínimas de este provocan un subenfriamiento y un desplazamiento de la concentración eutéctica hacia contenidos más altos de silicio. Debido a la obstaculización de la difusión de los átomos de Si en el caldo y del crecimiento cristalino, se forman cristales muy finos y de aspecto más o menos redondeado. La estructura corresponde a la de un fundido enfriado muy rápidamente, que presenta muy buenas características de resistencia mecánica. La introducción del sodio se realiza mediante sodio metálico, sales, tabletas o medio de afino en bloque. En este último caso se
y ceden, a la vez sodio, durante largo tiempo. En el caldo del recipiente de vertido se mantiene durante un amplio intervalo un grado de afino uniforme al que colabora el modo en que se realiza el vaciado del recipiente.
Cuando se trata de fundición en arena la cantidad de afino utilizado depende de la temperatura de vertido y del espesor de pared de la pieza fundida. En las zonas con paredes débiles se consigue una estructura más fina, debido a una solidificación más rápida. Lo mismo puede decirse para la fundición en coquilla, que no requiere ineludiblemente un refinado, pero ayuda a disminuir la formación de rechupes, adicionando, aproximadamente, el 50% de la cantidad prescrita para la fundición en arena. En las coquillas mixtas es ventajoso proceder a un refinado para evitar los rechupes y las zonas de incidencia.
Teniendo en cuenta que el afino disminuye al aumentar el tiempo por combustión parcial del sodio, se debe repetir cada 30 min., en los hornos de cuchara, siempre y cuando no se utilicen afinadores lentos; generalmente, la fundición a presión no se afina. En las piezas fundidas que tienen tendencia a adherirse fácilmente al molde, puede ser igualmente ventajoso proceder a un afino.
En los últimos años se ha impuesto cada vez más el afino con estroncio. Esto vale especialmente para la colada por gravedad y la que se realiza en coquilla con depresión. Frente al afino con sodio, el estroncio tiene una acción afinadora de larga duración, además, los fundidos afinados con estroncio muestran un mejor comportamiento en la fluidez. Los materiales afinados con estroncio presentan, aún después de larga permanencia del caldo y de haberse refundido varias veces, una estructura refinada. Por eso las industrias metalúrgicas suministran actualmente a la fundiciones aleaciones AlSi hipoeutécticas y eutécticas en el estado que se suele designar como refinado de larga duración, con un contenido en estroncio de algunas centésimas. Se puede realizar, a voluntad, otra aleación posterior en la planta de fundición con aleación madre de estroncio (por ejemplo, una aleación de aluminio con 5% de estroncio). Un afino duradero con estroncio es habitual en la fabricación en serie de ruedas fundidas para turismos que se fabrican, partiendo de una aleación de AlSi casi eutéctica, en muchas versiones, utilizándose preferentemente un proceso de fundición en coquilla por depresión.
8 HORNOS
DEFUSIÓN
Podemos diferenciar entre los siguientes tipos de hornos entre los más usados dentro de la industria de la fundición:
Hornos de crisol
Hornos de crisol calentados por gas y aceite
Hornos de crisol calentados por resistencia Hornos de reverbero
Hornos rotativos Hornos de solera
Hornos eléctricos de inducción