Estudio de la formación de porosidad en una aleación de aluminio 356

Ayala Cázares, José (2014) Estudio de la formación de porosidad en una aleación de aluminio 356. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El presente trabajo fue realizado debido a la necesidad de resolver un problema del contacto de piezas metálicas con alimentos, la empresa Fundición Torrey presentaba problemas de porosidad en la fabricación de una pieza de aleación de Aluminio 356 que forma parte de la máquina rebanadora y ésta se encuentra en contacto con los alimentos, así se llevó a cabo una serie de análisis a través de las técnicas de caracterización como lo son la Estereoscopía, Microscopía Óptica (MO), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Análisis Térmico y Refinamiento de Grano y aplicando una metodología experimental para lograr determinar la causa-raíz del problema. Al utilizar el método de Estereoscopía se encontraron porosidades del orden de milimetros presentándose en la de los canales de la pieza, al utilizar la técnica de M.O. se encontró que la porosidad era del orden de 400μm y que posiblemente era ocasionada por micro rechupes ya que se observaba claramente el crecimiento dendrítico en el orificio del poro, además con la técnica de M.E.B. se analizaron algunos poros para precisar el mecanismo que ocasionaba este fenómeno logrando determinar las posibles causas, al estudiar el Análisis Térmico y la refinación de grano en la aleación surgió otra posible causa que complementaba a las pruebas de microscopía ya que no se presentaba refinación en las curvas y tampoco en las muestras después de un ataque químico para revelar el tamaño de grano; de esta manera se obtuvo un panorama de la situación que generaba el problema de porosidad. Se hicieron pruebas mejorando la secuencia del proceso así como los tiempos, las temperaturas y las cantidades de los elementos aleantes, llevando un seguimiento a cada cambio realizado sin perder la trazabilidad, al realizar estas pruebas se logró obtener una gran cantidad de información de la cual se procedió a seleccionar las condiciones que arrojaban mejores resultados para disminuir la porosidad en la Plancha 330. De los resultados obtenidos con las mejores condiciones se encontró que niveles altos de TiBAl (0.01%) y de Sr (0.006%) presentaban la mejores condiciones, se realizó un análisis detallado para conocer el índice de porosidad en las piezas, así como en la refinación y modificación y en el tamaño de grano teniendo valores muy aceptables acorde a la literatura y logrando así un 22% de reducción de porosidad en las piezas. Por otra parte también se realizaron estudios a través de software de simulación de llenado de piezas de fundición llamado ProCast, para conocer el comportamiento que toma el Aluminio a temperaturas de 710°C en moldes de arena, así también se procedió a llevar a cabo el análisis en molde metálico para conocer los cambios que se obtenían al utilizar otro tipo de material del molde, sin embargo en ambos casos el diseño presentaba zonas calientes 11 dentro de la pieza aún cuando ya todo había solidificado, es por ello que se realizaron otras corridas con modificaciones en el diseño logrando encontrar un modelo que indicaba que la pieza se encontraría libre de zonas calientes, dejando en claro los mejores resultados para la geometría de esta pieza Plancha 330.

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