Definición de los parámetros

No conociendo detalladamente las condiciones entorno al proceso, para este proyecto de industrialización de una tapa decidimos adoptar valores más desfavorables de lo que serán en la realidad: esto nos permite garantizarnos un margen de mejora. Para la temperatura del metal se asumió un valor de 650°C en el interior de la cámara después del depósito. Para el solo estudio de colada del chorro, sin la presencia del molde real, seleccionamos una temperatura de las matrices de 200°C. No habiendo realizado el estudio termodinámico completo y no pudiéndonos basar en un mapeado correcto, decidimos aproximarnos a los resultados utilizando una temperatura media. En vez de simular el molde real, simulamos la térmica de cada circuito, que puede ser de agua o aceite según las necesidades: el objetivo es mantener las matrices a 230/250°C.

El trabajo

En primer lugar realizamos el estudio de colada. En base a nuestra experiencia, decidimos utilizar una velocidad en las tomas comprendida entre 40 y 45 m/s: un valor no demasiado elevado, para no incurrir en problemas de desgaste precoz del molde, pero tampoco demasiado bajo, para evitar que el material se enfriara rápidamente y creara gotas frías sobre la pieza. También en este caso, para conseguir un margen de mejora en la máquina, optamos por mantener una velocidad de 2ª fase no superior a 3,5 m/s.

Luego pasamos al cálculo de la presión específica y de la prensa y, en base a los correspondientes parámetros de seguridad, definimos la prensa necesaria. El volumen del chorro, el diámetro del pistón y los datos relativos a la prensa utilizada nos permitieron calcular la tasa de llenado. Definidos los parámetros, pasamos a la simulación y a las pruebas de temperatura, velocidad, material trace y air pressure. El análisis de los resultados nos alentó a implementar algunas modificaciones, especialmente en las tomas, y a probar una segunda versión del molde antes de llegar al resultado deseado.

Los resultados

En particular, el análisis del primer modelo puso en evidencia la tendencia del metal a llenar primero la zona central de la pieza y sólo después el exterior. Decidimos entonces ensanchar ligeramente las tomas para hacer más homogéneo el llenado. En este segundo modelo los valores de velocidad y de temperatura resultaron correctos, y el llenado mejoró. Se decidió entonces una ulterior intervención con el posicionamiento de los pozos y de 2 válvulas chill vent (35mm²) sobre las dos zonas donde se producían los mayores picos de presión: con estas modificaciones, el resultado obtenido fue positivo. En algunas zonas quedaban sólo pequeños picos de presión que de todas maneras se verificarían nuevamente con una simulación una vez industrializada la pieza.

Entonces verificamos la deformación, y el proceso simulado demostró una deformación de la pieza regular con las dimensiones máximas del chorro.