¿Cómo medimos la fluidez del metal fundido? ¿Cuáles son los factores que lo afectan?

Las mediciones cuantitativas de fluidez generalmente implican medir la velocidad a la que fluye un fluido a través de un orificio calibrado. Obviamente, esto es técnicamente complicado con metales fundidos, pero también hay varios métodos más ad-hoc que se han utilizado durante mucho tiempo en la fundición de metales.

Una forma común es sumergir una varilla de acero caliente en el crisol y observar cómo gotea el metal.

La mayoría de los metales fundidos son aleaciones de alguna descripción y la proporción de elementos de aleación tiene un efecto significativo tanto en el punto de fusión como en la fluidez. De hecho, muchas aleaciones no tienen un punto de fusión distinto, sino que pasan por una especie de región de ‘granizado’ donde las fases líquida y sólida existen simultáneamente. Esto complica las cosas en comparación con los elementos puros que son líquidos o sólidos.

Este es un diagrama de fase para una aleación genérica.

A menudo, la situación es aún más compleja que esta, ya que hay muchos más de dos elementos de aleación presentes.

Además, algunos elementos de aleación tienen un efecto pronunciado sobre la fluidez, el silicio, por ejemplo, mejora el flujo en bronce y aleaciones ferrosas.

En la soldadura MIG, el gas protector a veces contiene una pequeña cantidad de oxígeno que mejora la fluidez del charco de soldadura.

En la fundición de metales ferrosos, el contenido de carbono es crítico tanto para la fluidez como para el punto de fusión y esto a su vez está determinado en gran medida por la velocidad a la que se sopla el aire en el horno. Demasiado poco aire y no se calienta lo suficiente, demasiado y el contenido de carbono comienza a disminuir, lo que tiene un doble golpe para aumentar el punto de fusión y reducir la fluidez.

Puede encontrar útiles las diapositivas de la conferencia en este sitio.

Conferencia TALAT 3205: La fluidez de los metales fundidos

Supongo que estás interesado en los castings.

Fui joyero profesional durante muchos años antes de ingresar a la consultoría de TI. Así que mi experiencia se aplica principalmente al lanzamiento de oro y plata.

La mayoría de las fundiciones de joyas se realizan con el proceso de cera perdida. Aunque también he hecho moldes de 2 partes para fundir algunos artículos.

Para un casting de producción de mayor volumen, contrataría una fundición especializada en el proceso. Podrían tomar mi modelo original, hacer un molde de goma de la pieza y reproducirlo para mí. Con partes delicadas o complejas, a menudo iba a hacer mi propia inyección de cera. Cambios muy pequeños en la temperatura y presión de inyección podrían marcar una gran diferencia en la forma en que salieron las copias de cera.

Preferí hacer la limpieza de los modelos de cera, y hacer el “árbol” de las piezas que serían fundidas por mí mismo. Entonces mi chico de fundición “invertiría” el árbol en yeso, haría la “quema” en su horno y fundiría y arrojaría el oro en su máquina de fundición centrífuga.

Luego tomaba los árboles de yeso, cortaba mis partes, las limpiaba, las terminaba y las ponía yo mismo, para asegurarme de que la calidad de la parte terminada fuera alta.

La fluidez de los metales está relacionada principalmente con la temperatura. Para controlar el proceso de lanzamiento, vimos 2 cosas; la temperatura del molde y la temperatura del metal cuando se moldea. La experiencia es la mejor maestra aquí. Si el molde está demasiado frío cuando disparas el metal, no completará los detalles finos. Si sobrecalienta el metal al derretirlo, también puede crear problemas. Cada aleación con la que trabaja es ligeramente diferente.

En general, sacamos los moldes del horno y los dejamos reposar un poco hasta que el color rojo se atenuó y apenas se notó. Mientras tanto, estábamos derritiendo el metal en el crisol. Tratamos de calentar el metal de manera uniforme, con una pizca de “flujo” hasta que vimos que estaba rodando y bastante líquido. Imagina cómo actuaría una taza de mercurio. La máquina de fundición ya estaba enrollada y cargada, el molde estaba caliente, por lo que cuando el metal era agradable y líquido, golpeamos la liberación, y el metal fue forzado al molde por la fuerza centrífuga. Es bastante emocionante cuando se lanzan varias onzas de oro a la vez. Un error te dejará con salpicaduras de oro por valor de $ 1000 por toda la bañera protectora, junto con los pedazos de molde rotos.

De todos modos, lo que sea que quieras hacer, lo mejor es consultar con alguien que lo haga profesionalmente. Tendrán experiencia y conocimiento del proceso. Si bien la teoría es importante en ingeniería, en realidad, hacer las cosas aún implica un poco de magia.

Para medir la viscosidad, utiliza mediciones de caudal estándar que definen la viscosidad, no necesita inventar algo nuevo

Lo que afecta esa fluidez es principalmente material (lo que se derritió) y temperatura (el calor es más frío, el más frío es más grueso).