Coladas tóxicas

El camino a la conducción del aluminio por presión

Diseño de colada experimental

Recientemente fui preguntado de nuevo por la utilidad del difusor en un ramal de colada de cámara fría. La respuesta “porqué funciona mejor”, “porqué permite una uniformidad de la calidad inyección tras inyección” o la más descriptiva y amplia “porqué es la que genera menor inestabilidad del frente de flujo del metal en la crítica transición del fin del llenado del contenedor hacía el canal principal”, tienen una carga subjetiva que no debería convencer a aquel que crea que la fundición a presión o high pressure die casting es una ciencia y no un arte.

“He abordado la cuestión de manera analítica en el pasado con relativo éxito”

Para dar respuesta por la via de la simulación, o modelado numérico, debemos alejarnos de la subjetividad del análisis de gradientes de color y establecer indicadores cuantitativos como podría ser el volumen de aire atrapado, la vorticidad expresada en componentes negativas respecto al eje del canal. Ninguna de ellas plasma el verdadero problema de la abrupta transición: La aceleración súbita del aluminio que se traduce en salpicadura de metal y proyecciones hacia la cavidad.

En esencia el objetivo es contener el metal. Contener el metal es lo opuesto a conducir el metal. Conducir el metal ha sido la esencia de las enseñanzas que hemos recibido de los mayores: Canales con conservación de velocidad media, curvas suavizadas, tramos rectos de dos o tres veces el diámetro para guiar el metal, …

En el pasado se centraron muchos debates en la sección del canal y sobre las bondades de la sección circular frente a la sección trapezoidal tradicional. Blanco o negro. Pero la concepción del camino de la colada no sufría mejoras reales. Quizás bastaría una relación base por altura del trapecio próxima a 1 para conseguir el objetivo de mantener la temperatura del metal con la menor cantidad de masa y muchos más no smantendríamos como fieles discípulos de la sección trapezoidal.

Tratando sobre moldes multicavidad, todas estas tendencias ponen el acento en la breve transición del paso del frente de flujo a través de los canales (apenas un 10% del recorrido del pistón) y dejan de lado el impacto de los canales durante el llenado de los Componentes, cuando el canal ‘simplemente’ acota el metal o a lo sumo, lo guia en los cambios de dirección.

 

¿Y si lo detenemos?

Esa es la propuesta, conducir el metal por presión: Llenar los tramos de colada sin mezcla de aire y progresar al siguiente tramo una vez el anterior está completamente lleno.

 

¿Serán una esclusas la respuesta? Sin duda no parece viable ¿Cómo entonces?

Canales ascendentes, huir de los ramales horizontales, bloque de contracolada elevado, abanicos de distribución con conservación de calor, …

Con el tiempo he podido identificar otras geometrías de entronque entre la mazarota y el ramal principal que conseguían ese mismo objetivo fluidodinámico, pero lo lograban con un mayor gasto de metal y mayor repercusión en superficie proyectada.

 

El camino digital

La cuestión central es que el modelado numérico de la inyección no va a ser la última estación del soporte digital al diseño de colada. Está ya a disposición del más avanzado de la clase la automatización del diseño de experimentos, la computación de simulaciones en paralelo y la selección de los resultados con menor atrapamiento, menor porosidad o menor alabeo mediante diversas herramientas de inteligencia artificial.

 

Un agradecimiento especial a José Antonio Ansola y a Eva Carreira.