Una estructura de piezas razonable puede evitar muchos defectos de fundición. Para garantizar piezas fundidas de alta-calidad, se deben considerar los siguientes aspectos con respecto a los requisitos de la estructura de la pieza:
**1. Espesor mínimo de pared de piezas fundidas**
En condiciones específicas de fundición, el espesor mínimo al que la aleación de fundición puede llenar completamente el molde se denomina espesor mínimo de pared de la fundición. Para garantizar la capacidad de la aleación para llenar el molde y evitar defectos como errores de ejecución o cierres en frío, el espesor de la pared de la pieza fundida no debe ser inferior al espesor mínimo. El espesor mínimo de pared depende de factores como el método de fundición, la aleación de fundición, la estructura de la pieza, la temperatura de vertido y las propiedades del molde.
**2. Espesor de pared crítico de piezas fundidas**
Si bien aumentar el espesor de la pared de una pieza fundida beneficia la capacidad de la aleación para llenar el molde, también puede provocar defectos como cavidades de contracción, porosidad, microestructuras gruesas y segregación, que reducen las propiedades mecánicas de la pieza fundida. Para diversas aleaciones de fundición existe un espesor de pared crítico. Más allá de este espesor de pared crítico, las propiedades mecánicas de la pieza fundida no aumentan proporcionalmente con el espesor, sino que disminuyen significativamente. Para las piezas fundidas de hierro maleable, el espesor de la pared no debe ser excesivamente grande para garantizar la producción de preformas de hierro blanco. Para las piezas fundidas de hierro dúctil, las secciones excesivamente gruesas pueden provocar la flotación del grafito y la degeneración de la nodularidad, lo que da como resultado una nodularidad deficiente y un deterioro significativo de las propiedades mecánicas. Por lo tanto, el espesor de la pared de las piezas fundidas de hierro dúctil también debe mantenerse dentro de límites razonables.
El diseño estructural de las piezas fundidas debe determinar científicamente el espesor de la pared en función de factores como la aleación y el método de fundición, evitando secciones excesivamente gruesas. Al seleccionar formas de sección transversal-adecuadas y utilizar nervaduras de refuerzo para reducir el espesor de la pared, el espesor de la pared se puede mantener entre los valores mínimo y crítico, ahorrando así material y reduciendo el peso de la pieza fundida. El espesor de pared crítico está estrechamente relacionado con la aleación y el método de fundición. Para la fundición en arena, el espesor de pared crítico para diversas aleaciones de fundición generalmente se puede considerar como tres veces el espesor de pared mínimo.
**3. Espesor de las paredes internas de las piezas fundidas**
Las condiciones de disipación de calor para las paredes internas de las piezas fundidas son peores, lo que resulta en velocidades de enfriamiento y solidificación más lentas. En las uniones entre las paredes interior y exterior se pueden formar fácilmente tensiones térmicas que provocan grietas en la pieza fundida. Para aleaciones con una contracción de solidificación significativa, las paredes internas también son propensas a sufrir cavidades de contracción y porosidad. Por lo tanto, las paredes interiores de las piezas fundidas deben ser más delgadas que las exteriores para asegurar un enfriamiento uniforme y minimizar las tensiones térmicas, evitando así defectos como grietas.
**4. Transiciones y conexiones de paredes de fundición**
El espesor de la pared de fundición debe ser lo más uniforme posible para evitar secciones gruesas y prevenir la formación de puntos calientes. La estructura de la pieza fundida no debe crear una resistencia significativa a la contracción. Se debe prestar atención a las transiciones y filetes del espesor de la pared, utilizando transiciones graduales y radios de filete más grandes para conectar secciones y prevenir grietas causadas por la concentración de tensiones.
Los tipos de conexiones de pared en piezas de fundición generalmente se pueden clasificar en cinco formas: en forma de K-, en forma de X-, en forma de H-, en forma de Y-y en forma de cruz-. En las uniones de las paredes, el aumento de espesor crea puntos calientes, lo que lleva a una solidificación más lenta y a defectos como concentración de tensiones, grietas, deformaciones, cavidades de contracción y porosidad. Por lo tanto, se deben preferir las conexiones en forma de L- para minimizar y dispersar los puntos calientes y evitar conexiones cruzadas.
Para piezas fundidas hechas de aleaciones con una contracción volumétrica significativa, como piezas fundidas de acero, que son propensas a sufrir defectos de contracción, la estructura de la pieza debe revisarse cuidadosamente para garantizar la posibilidad de solidificación direccional.
**5. Prevención de deformaciones y deformaciones de piezas fundidas**
Las piezas fundidas alargadas-de paredes delgadas, las piezas fundidas planas grandes y las piezas en forma de caja-alargadas con espesores de pared desiguales, como las plataformas de máquinas herramienta, son propensas a deformarse y deformarse. Para los dos primeros tipos, la deformación se produce debido a una rigidez estructural insuficiente y tensiones internas causadas por diferencias en las velocidades de enfriamiento en varias superficies, lo que lleva a una deformación significativa. Para este último, la deformación resulta de grandes diferencias en el espesor de la pared, que causan tensiones internas sustanciales durante el enfriamiento. La deformación y deformación de las piezas fundidas se pueden abordar mejorando la estructura de la pieza fundida o utilizando patrones de deformación inversa.
**6. Evitar grandes superficies horizontales**
Durante el vertido, si aparece una gran superficie horizontal en la cavidad del molde, la velocidad de ascenso del metal fundido disminuye significativamente cuando llega a esta área debido a la expansión repentina de la sección transversal-. La exposición prolongada de la superficie superior del molde al calor puede provocar fácilmente defectos como inclusiones de arena, quemaduras, agujeros de arena y errores de ejecución. Para mitigar esto, las paredes horizontales se pueden rediseñar como paredes inclinadas. Si no es posible realizar cambios estructurales, se deben adoptar técnicas de vertido inclinado.
