Calidad de palanquilla que se nota en el dado
La mayor parte de lo que se le pide corregir a un taller de dados comienza en la palanquilla. La capa de segregación, el contenido de gas, las inclusiones de óxido y el estado del Mg2Si llegan al dado antes de cortar la primera garganta, y cada uno tiene su firma: una veta que solo aparece tras el anodizado, una ampolla que solo aparece tras el envejecimiento, un agarrotamiento que ningún pulido elimina. Esta página expone las propiedades de la palanquilla que la fuente considera decisivas, los valores que una fundición puede realmente mantener y lo que cada uno hace en la prensa.
Por qué la calidad de la palanquilla es una variable de prensa y no un detalle de compra
La posición publicada es tajante: la calidad de la palanquilla es de suma importancia para la productividad, y el lugar donde se ve es la superficie de secciones grandes y delgadas. Una palanquilla limpia se extruye más rápido y sale con mejor superficie, porque el mismo flujo de metal que produce la forma es también el que arrastra la capa superficial, las inclusiones y el gas hacia el producto. Mejorar la palanquilla es, por tanto, uno de los pocos cambios que elevan la velocidad y la calidad a la vez en lugar de sacrificar una por la otra.
Las propiedades, los valores y el defecto que corresponde a cada una
| Propiedad | Valor que da la fuente | Qué hace en la prensa |
|---|---|---|
| Capa de segregación inversa | 120 a 150 µm con colada DC convencional; 50 µm o menos con colada hot top | Una piel rica en peritéctico que fluye hacia la superficie y se manifiesta como veta tras el anodizado |
| Zona de piel (shell zone) | Hasta 15 mm de profundidad | Alimenta preferentemente las partes más anchas de la sección, dando una banda que se ataca y anodiza de forma distinta |
| Contenido de gas | Por debajo de 0,12 cm³ por 100 litros de aluminio, medido con un analizador Telegas | Porosidad por hidrógeno; ampollas que se abren durante el tratamiento de solución, peor en 7xxx y en secciones delgadas |
| Inclusiones de óxido | Eliminadas con filtros cerámicos de tubo radiante en el canal | Inicio de agarrotamiento y de línea de dado; la partícula dura que mella la entrada de la garganta |
| Estado del Mg2Si | Precipitados gruesos si la palanquilla enfría lentamente desde la temperatura de homogeneización | Una capa subcutánea débil que se cizalla en el dado; el hueco que deja inicia una grieta superficial |
| Completitud de la homogeneización | Fase de hierro totalmente esferoidizada, no parcialmente | Una esferoidización parcial basta para aumentar el agarrotamiento en condiciones que de otro modo pasarían |
| Control de la temperatura del baño | Dentro de más o menos 5 °C, con agitador de baño | Uniformidad de composición a lo largo de la barra, que decide si la última palanquilla se comporta como la primera |
| Composición de la carga | 50 a 60 por ciento de chatarra añadida al lingote virgen | Los oligoelementos se acumulan; por encima de los límites cambian la tensión de fluencia y el comportamiento superficial |
Valores publicados para la práctica comercial de colada. Las cifras de segregación corresponden a las dos rutas de colada indicadas; el límite de gas es el punto de control que recomienda la fuente, no una especificación universal.
La capa de segregación es un problema superficial con profundidad
Intervienen dos capas distintas y se comportan de forma diferente. La zona de segregación superficial producida en los primeros instantes de solidificación es poco profunda: unos 100 µm en una palanquilla buena de 180 mm, hasta aproximadamente 1 mm en una mala, y más donde hay juntas frías o ampollas. Al ser poco profunda, el flujo normal de extrusión la mantiene fuera del producto en una palanquilla buena. La zona de piel es la otra, y llega hasta 15 mm de profundidad, por lo que no puede ignorarse: es lo bastante gruesa para ser alimentada hacia la superficie dondequiera que la sección sea ancha y el flujo hacia esa región sea rápido.
La consecuencia práctica es que las vetas de segregación no son un problema del dado ni del anodizado. Son un problema de colada y de descascarillado, y la ruta hot top reduce la capa de segregación inversa a menos de la mitad frente a la colada DC convencional. Un taller que compra palanquilla en lugar de colarla tiene una palanca aquí: descascarillar la palanquilla o comprarla descascarillada.
El gas es un problema de tratamiento térmico que empieza en el baño
El hidrógeno es el único gas apreciablemente soluble en aluminio, y entra durante la fusión, la colada, la limpieza y el decapado. Precipita en las inclusiones y los límites de grano como hidrógeno molecular, que no puede difundir hacia fuera, y se expande durante el tratamiento de solución. Por eso una palanquilla que se extruye limpiamente puede aún producir ampollas tras el envejecimiento, y por eso el defecto es peor en secciones delgadas y en las aleaciones con mayor contenido de magnesio.
La desgasificación es, por tanto, una especificación de palanquilla, no una cortesía de la fundición. El punto de control publicado está por debajo de 0,12 cm³ por 100 litros de aluminio, medido en el canal o distribuidor antes y después del tratamiento del baño.
Qué cambia esto para el dado
Tres de los defectos anteriores acaban atribuyéndose al dado, y ninguno responde al acero de dado. Un agarrotamiento que sobrevive a un dado recién pulido y recién nitrurado suele deberse a inclusiones. Una línea de dado que reaparece tras el pulido puede ser la mella dejada por una partícula dura en la entrada de la garganta. Y una superficie que se desgarra a una temperatura dentro de la ventana publicada suele ser una capa subcutánea llena de Mg2Si grueso, que se cizalla antes que la matriz.
Esa es también la razón por la que un acero más limpio no soluciona todo. Si el palanquilla entrega el defecto, cambiar el grado mueve el costo sin mover el perfil. La página sobre pick-up y líneas de matriz expone cómo distinguir esos casos en la prensa.
Qué implica esto para un pedido de acero para hileras
Nada de esto reduce lo que la matriz tiene que soportar. Lo soporta mejor cuando el palanquilla está limpio, y el acero todavía tiene que mantener la dureza en el cojinete y tomar una capa nitrurada. El programa 1.2344 ESR para utillaje de extrusión está en el página de suministro de extrusión 1.2344 ESR H13, el grado en la página del acero para herramientas H13, y la capa en la página de nitruración de acero para herramientas. Los defectos que explica esta página se describen en la prensa en el página de líneas de arrastre y del troquel, la ventana de temperatura en el página de temperatura de extrusión, y el cojinete que recibe el daño en el página de longitud de apoyo de hilera.
Antes de escribir esto en una especificación de palanquilla
Estos son valores publicados de la práctica comercial, y varios son puntos de control más que límites de aceptación. La cifra de gas, las profundidades de segregación y la relación de carga dependen todas de la ruta de colada, la aleación y la fundición. Úselos para hacer la pregunta correcta a un proveedor de palanquilla, y confirme los límites reales contra el certificado entregado y la primera pieza.
Fuente, Extrusion of Aluminium Alloys, T. Sheppard, Kluwer Academic Publishers, 1999, secciones 6.4, 6.7 y 7.9.2.