Defectes en la fosa de metalls: una guia completa per a la identificació, les causes arrel i la prevenció

Descripció Meta: Una guia exhaustiva sobre més de 20 defectes en la fosa de metalls, organitzats per categoria. Apreni a identificar defectes superficials, interns, dimensionals i de material, a comprendre'n les causes arrel i a aplicar estratègies de prevenció contrastades per a peces foses d'acer i ferro.

---

Totes les fonderies produeixen peces defectuoses. La diferència entre una fonderia de classe mundial i una de mitjana no és l’absència de defectes, sinó la capacitat sistemàtica d’identificar-ne les causes arrel, aplicar accions correctives i prevenir-ne la recurrència. Per als compradors i enginyers que adquireixen components fosos, comprendre els defectes de fosa és essencial: permet prendre decisions informades sobre l’acceptació, establir expectatives realistes de qualitat i col·laborar de manera productiva amb els equips tècnics de les fonderies.

Aquesta guia classifica més de 20 defectes de fosa en quatre grups: defectes superficials, defectes interns, defectes dimensionals i defectes de material; i per a cadascun d’ells ofereix: característiques visuals d’identificació, anàlisi de les causes arrel, mètodes comprovats de prevenció i avaluació de la viabilitat de la reparació.

---

Part 1: Defectes superficials

Els defectes de superfície són visibles a l’exterior de la peça fundida sense necessitat de seccionar-la ni d’emprar proves no destructives volumètriques. Normalment es detecten mitjançant inspecció visual (VT), assaig amb partícules magnètiques (MT) o assaig amb penetrants (PT).

1.1 Fissures

Les fissures constitueixen la categoria més greu de defectes de fosa: comprometen la integritat estructural, actuen com a concentradors de tensió i poden propagar-se sota càrrega en servei.

Fissures tèrmiques (fissuració a alta temperatura)

Identificació visual : Fissures irregulars, dentades i ramificades, amb superfícies de fractura oxidades (blavoses/negres). Solen aparèixer en transicions de gruix de secció i zones calentes. La superfície de la fissura mostra una morfologia dendrítica, el que indica que el metall estava parcialment solidificat quan es va produir la fractura.

Causes arrel :

• Velocitats de refredament diferents entre seccions gruixudes i fines generen tensions tèrmiques superiors a la resistència a l’alta temperatura del metall
• Col·lapsibilitat insuficient de l’espai buit o de l’ànima: l’espai buit o l’ànima resisteixen la contracció natural de la peça fundida durant el refredament
• Disseny de patró deficient amb transicions brusques entre seccions i radis de concordància inadients
• Temperatura d’escorreguda excessiva — augmenta el gradient tèrmic i l’esforç tèrmic
• Contingut elevat de sofre o fòsfor a l’acer — es segreguen als límits de gra i redueixen la ductilitat a l’alta temperatura

Prevenció :

• Dissenyar espessor de paret uniforme; utilitzar transicions en forma de tronc de con (≥3:1) entre seccions d’espessor diferent
• Utilitzar nuclis col·lapsables i materials per a motlles amb bones característiques de descomposició tèrmica
• Afegir radis de concordància generosos (≥0,5× l’espessor de paret) a tots els angles interiors
• Controlar la temperatura d’escorreguda — la temperatura mínima que ompli completament el motlle
• Mantenir el sofre per sota del 0,030 % i el fòsfor per sota del 0,040 % en les fusions d’acer
• Afegir refredadors per accelerar la refrigeració de les seccions gruixudes, igualant les velocitats de refrigeració a tota la peça fusionada

Factibilitat de reparació : Reparable per soldadura amb procediments qualificats. Requereix l’eliminació completa de la fissura mitjançant escorificació per arc o esmeril·lat, preescalfament a 200–350 °C, metall d’afegit qualificat i tractament tèrmic post-soldadura. No totes les aplicacions permeten la reparació de fissures — consulteu el codi o l’especificació aplicables.

Fissures fredes (defecte de tancament fred)

Identificació visual : Fissures estretes i rectes amb superfícies de fractura netes (sense òxid) i brillants — el que indica que la fissura es va formar a baixa temperatura després que la solidificació hagués finalitzat. Sovint apareixen en cantonades agudes, seccions fines sotmeses a tensions residuals o zones amb alta restricció.

Causes arrel :

• Tensió residual excessiva deguda a un refredament no uniforme — la fissura comença quan la tensió residual de tracció supera la resistència a la fractura del material a temperatura ambient
• Formació de martensita en acers aliats temperats massa severament — l’expansió de volum durant la transformació martensítica genera tensió interna
• Embrittlement per hidrogen — l’hidrogen atòmic dissolt a l’acer es difon cap a zones de tensió triaxial elevada i provoca fissuració retardada
• Eliminació inadequada dels becs — l’impacte o la xoc tèrmic durant la retirada dels becs inicia fissures

Prevenció :

• Recuit de relaxació de tensions immediatament després de la desmoldatge (no permetre que les peces fundides es refredin fins a la temperatura ambient abans de fer el recuit de relaxació)
• Controlar la severitat de la templa per als acers d’aliatge — utilitzar oli o una solució polimèrica en lloc d’aigua
• Escalfar a 200–250 °C durant 2–4 hores per cada 25 mm d’espessor de secció per eliminar l’hidrogen (desembrittlement)
• Utilitzar nuclis trencadors als punts de contacte amb els becs per facilitar la separació neta dels becs
• Manipular les peces fundides amb cura durant la desmoldatge i el desbrossat — evitar càrregues per impacte

Factibilitat de reparació es pot reparar per soldadura si la fissura és accessible i el material és soldable (acer al carboni, acer d’aliatge baix). Les austenítiques d’acer inoxidable es poden reparar. Les fissures en ferro maleïble i ferro gris són difícils de reparar de forma fiable — sovint és més econòmic descartar-les.

1.2 Closes fredes

Identificació visual : Una unió visible o discontinuïtat a la superfície de la peça fosa on dos corrents de metall fos s’han trobat però no s’han fusionat. El defecte apareix com una ranura de vores llises o una línia semblant a una esquerda, sovint amb vores arrodonides — el que la distingeix d’una esquerda, que té vores afilades.

Causes arrel :

• Temperatura de colada massa baixa — el metall comença a solidificar-se abans que el motlle estigui completament ple
• Velocitat de colada massa lenta — el front del metall es refreda i s’oxida abans que el motlle s’ompli
• Disseny inadequat del sistema de canalització — diversos corrents de metall arriben al mateix lloc a temperatures diferents
• Colada turbulent — el metall es salpica i es refreda, formant gotes que no es fusionen amb el corrent principal
• Permeabilitat massa baixa del motlle — la pressió inversa dels gasos del motlle frena el front del metall

Prevenció :

• Augmentar la temperatura de colada entre 20 i 50 °C
• Optimitzar el sistema de canalització per fer arribar el metall a totes les seccions simultàniament i a una temperatura uniforme
• Utilitzar múltiples entrades de colada en peces fetes grosses; col·locar les entrades de colada de manera que s’evitin recorreguts llargs
• Abocar de manera constant — evitar abocaments interromputs o amb aturades i reinicis
• Millorar la ventilació de l’emmotllament

Factibilitat de reparació els tancaments freds en superfícies no crítiques es poden esmerilar si la profunditat està dins de les toleràncies d’usinatge. Els tancaments freds profunds són essencialment fissures i cal tractar-los com a tals: reparació per soldadura si n’hi ha permís, altrament rebutjar la peça.

1.3 Inclusions de sorra

Identificació visual cavitats o depressions irregulars a la superfície de la peça fundida, parcialment o totalment plenes de sorra d’emmotllament. Es poden veure els grans de sorra dins del defecte. Sovint presenten vores rugoses i irregulars.

Causes arrel :

• Sorra afegida a la cavitat de l’emmotllament i no eliminada abans de tancar-lo
• Erosió de l’emmotllament durant l’abocament — el corrent metàl·lic arrossega sorra de la paret de l’emmotllament
• Resistència insuficient de l’emmotllament — la superfície de l’emmotllament cedeix davant la pressió metal·loestàtica del metall fos
• Trencament de nuclis durant el muntatge de l’emmotllament o durant l’abocament
• Disseny inadequat del sistema d’alimentació — impacte del metall a alta velocitat contra les parets de l’emmotllament

Prevenció :

• Netegeu completament les cavitats del motlle abans de tancar-lo — utilitzeu aire comprimit i aspiració
• Dissenyi el sistema d’alimentació per minimitzar la turbulència i l’impacte sobre les parets del motlle — utilitzeu un bec cònic, corbes de canal amb arrodoniment i múltiples entrades
• Augmenti la resistència del motlle — utilitzeu una major proporció d’argila, una millor compactació o sorra aglutinada amb resina
• Aplicu una capa protectora (revestiment refractari) al motlle per millorar la resistència superficial
• Utilitzi filtres de fusta ceràmica en el sistema d’alimentació per capturar partícules de sorra i escòria

Factibilitat de reparació : Les inclusions de sorra a les superfícies mecanitzades es retiren durant el procés de mecanitzat (si es troben dins de la tolerància de mecanitzat). Les inclusions de sorra a les superfícies com a colada es poden esmerilar si la depressió resultant és acceptable. Les inclusions profundes de sorra no són reparables — la peça es descarta.

1.4 Escòries i defectes d’expansió

Identificació visual : Zones elevades, rugoses i escamoses a la superfície de la peça on una fina capa de metall s’ha separat del cos principal de la peça. Les escòries apareixen com a crostes superficials parcialment adherides a la peça. Les rataplanes són fissures fines i superficials o venes.

Causes arrel :

• Dilatació de la sorra de sílice — la sílice experimenta una dilatació ràpida de volum (~5,5 %) a 573 °C (transformació de quars alfa a beta), cosa que fa que la superfície del motlle es deformi
• Temperatura d’abocament elevada — intensifica la dilatació de la sorra
• Permeabilitat insuficient del motlle — els gasos del motlle no poden escapar, provocant una pressió a la cambra del motlle
• Sorra aglutinada amb argila i humitat excessiva — la generació de vapor provoca l’exfoliació de la superfície

Prevenció :

• Utilitzar sorra amb menor expansió tèrmica — sorra de cromita, sorra de zircó o sorra de sílice amb additius orgànics que es cremen per crear espai amortidor per a l’expansió
• Augmentar el contingut d’argila o d’aglutinant per millorar la resistència a l’alta temperatura
• Reduir la temperatura d’abocament quan sigui metallúrgicament acceptable
• Millorar la ventilació de l’emmotllament
• Utilitzar recobriments de bany per a motlles que resisteixin la penetració del metall

Factibilitat de reparació les escòries superficials es poden esmerilar fins a nivellar-les. Les escòries que deixen depressions que superen les toleràncies dimensionals solen provocar la rebutja de les peces colades.

1.5 Penetració del metall i adherència per crematge

Identificació visual : Metall o òxids metàl·lics que penetren entre els grans de sorra a la superfície del motlle, provocant una superfície rugosa impregnada de sorra. Després de l’escopit amb sorra, la superfície presenta una textura granular semblant al paper de vidre. La coalescència (burn-on) és una reacció química entre els òxids metàl·lics i la sorra de sílice que forma una capa fortement adherent de silicat de ferro (fayalita).

Causes arrel :

• Temperatura d’abocament excessiva o capçal metallostàtica — el metall fós penetra entre els grans de sorra
• Mida de gra de sorra massa grossa — intersticis intergranulars més grans
• Baixa densitat del motlle — la compactació insuficient deixa porositat oberta a la superfície del motlle
• Absència de revestiment del motlle — cap barrera entre el metall i la sorra
• Aliatges reactius (aceros d’alta concentració de manganès, aceros inoxidables) formen silicats de baix punt de fusió que humitegen la superfície de la sorra

Prevenció :

• Utilitzar una mida de gra de sorra més fina (AFS GFN 50–80 per a acer)
• Augmentar la compactació del motlle
• Aplicar un revestiment refractari per al motlle (basat en zircó, cromita o alumina per a acer; basat en grafita per a ferro)
• Reduir la temperatura d’abocament
• Per a l’acer al manganès i l’acer inoxidable: utilitzeu sorra de cromita o de zircó per a la cara — aquestes són químicament inerts i no reaccionen amb el metall fos

Factibilitat de reparació : La combustió menor es retira mitjançant una sorollera prolongada. La penetració important de metall que deixi depressions a la superfície després de la neteja pot requerir esmerilat — és acceptable si es mantenen les dimensions. La penetració profunda no és reparàble.

---

Part 2: Defectes interns

Els defectes interns no són visibles des de la superfície i requereixen proves no destructives volumètriques (UT, RT) o seccionament destructiu per a la seva detecció.

2.1 Porositat per contracció

La porositat per contracció és el defecte intern més comú en les fusions d’acer. Es produeix perquè els metalls es contrauen durant la solidificació — la disminució de volum ha de ser compensada per un subministrament continu de metall fos des dels becs. Quan el camí d’alimentació es trenca o el bec és de mida insuficient, es formen cavitats per contracció.

Contracció macroscòpica (cavitat per contracció)

Identificació visual (després de seccionar o RT): Cavitats grans i irregulars amb superfícies interiors rugoses i dendrítiques. Les parets de la cavitat mostren l’estructura característica en forma d’arbre (dendrítica) del metall que s’ha solidificat en contacte amb una buidor. Es troben a les zones que es solidifiquen al final — normalment al centre geomètric de les seccions gruixudes, als punts de junció entre seccions o aïllades de l’alimentació des dels becs d’alimentació.

Causes arrel :

• Mida inadequada del bec d’alimentació: el bec s’ha solidificat abans d’haver alimentat completament la peça
• Col·locació del bec d’alimentació: el bec no està situat a la secció més gruixuda (la que es congela al final)
• Solidificació direccional deficient: les seccions més fines es solidifiquen primer i bloquegen el camí d’alimentació cap a les seccions més gruixudes
• Temperatura d’abocament excessiva: augmenta la contracció total durant la solidificació
• Aïllament insuficient del bec d’alimentació (no s’utilitzen manguetes exotèrmiques ni aïllants)

Prevenció :

• Dissenyar la peça perquè tingui una solidificació direccional: les seccions han d’anar augmentant de gruix cap al bec d’alimentació
• Dimensionar els becs d’alimentació segons el càlcul basat en el mòdul: mòdul del bec ≥ 1,2 × mòdul de la secció de la peça
• Utilitzeu mànegues de bec exotèrmiques o aïllants per allargar el temps de solidificació del bec
• Afegiu refredadors per accelerar la refrigeració de les seccions gruixudes, invertint el gradient tèrmic
• Programari de simulació (MAGMASOFT, ProCAST) per verificar l’adäquació del bec abans de fabricar el patró

Factibilitat de reparació : Es pot reparar per soldadura si la cavitat és accessible des de la superfície (superfície mecanitzada o accés per esmerilat). Les cavitats interiors inaccessibles des de cap superfície no es poden reparar: la peça fosa es rebutja.

Contracció microscòpica (microporositat)

Identificació visual : Una xarxa esponjosa i fina de micròvuids interconnectats, visible en superfícies mecanitzades o en radiografies. En la pel·lícula de radiografia, apareix com una zona difusa i marmorejada, no com una cavitat definida. Sovint es concentra al centre de les seccions i als nusos.

Causes arrel :

• Aliatges amb un ample rang de solidificació (acers al carboni amb alt equivalent de carboni, acers inoxidables): la zona pastosa és extensa, cosa que dificulta l’alimentació progressiva
• Gradient tèrmic inadequat al front de solidificació
• L’evolució de gas durant la solidificació agrava la microcontracció (porositat combinada per gas i contracció)

Prevenció :

• Reduir la temperatura de colada per augmentar el gradient tèrmic
• Afegir refredadors per accentuar el gradient de temperatura en ubicacions crítiques
• Utilitzar compostos de sobrealimentació calenta en les llagunes
• Per a l’acer inoxidable: optimitzar la composició química dins de l’especificació per reduir l’interval de solidificació
• Desgasificació al buit o purga amb argó per reduir el contingut de gas dissolt

Factibilitat de reparació la microcontracció localitzada en superfícies mecanitzades es pot reparar per soldadura. La microcontracció extensa en tota la peça no és reparable. Per a components que contenen pressió, qualsevol microcontracció en les parets del límit de pressió sol ser motiu de rebutjament.

2.2 Porositat per gas

Identificació visual cavitats de parets llises, esfèriques o allargades, normalment de 0,5–5 mm de diàmetre. A diferència de les cavitats per contracció (parets rugoses i dendrítiques), els porus per gas tenen superfícies interiors llises. Poden ser aïllats o agrupats. En superfícies mecanitzades, apareixen com a petits forats brillants.

Causes arrel — tres fonts de gas:

1. Gases dissolts : L'hidrogen i el nitrogen dissolts en el metall fos venen a la superfície durant la solidificació (la solubilitat disminueix amb la temperatura)
2. Gases de reacció : Reaccions químiques en l'espai del motlle — la humitat de la sorra de motlle es descompon en hidrogen i oxigen; els agents aglutinants dels nuclis es descomponen durant l'abocament
3. Gases atrapats : Aire o gasos del motlle atrapats mecànicament en el metall durant un abocament turbulent

Causes específiques segons el tipus de gas :

Prevenció :

• Assecar tots els materials de càrrega del forn, les refractàries, les culleres i els ferroaliatges abans de fer-ne ús
• Controlar el contingut d’humitat de la sorra de motlle (3–5 % per a la sorra verda)
• Ventilar adequadament els nuclis per permetre l’escapament dels gasos generats per la descomposició de l’aglutinant
• Desgasificar l’acer líquid mitjançant purgat d’argó o tractament al buit (per aplicacions crítiques)
• Dissenyar el sistema de canalització per a un flux no turbulento (canalització pressuritzada)
• Verter a la temperatura mínima que ompli completament la motllo
• Utilitzar tractament amb calci o desoxidació amb alumini per lligar l’oxigen dissolt

Factibilitat de reparació : Els porus de gas aïllats connectats a la superfície es poden reparar per soldadura amb procediments qualificats. Els grups de porositat de gas sub superficials no són reparables. Per a components que contenen pressió, qualsevol porositat de gas que travessi tota l’espessor és motiu de rebutjament.

2.3 Inclusions de escòria

Identificació visual : Inclusions no metàl·liques irregulars visibles en superfícies mecanitzades o en radiografies. En les pel·lícules de radiografia industrial (RT), les inclusions d’escòria apareixen com a zones fosques irregulars (menys denses que el metall circumdant). En les superfícies mecanitzades, apareixen com a taques no metàl·liques gris fosc o negres, sovint amb aspecte vitriós.

Causes arrel :

• Eliminació inadequada d’escòria de la cadira abans de la colada
• Captura d’escòria durant el vessament — l’escòria que flota sobre la superfície del metall entra al motlle
• El sistema de canalització no captura eficaçment l’escòria — absència de trampa per escòria, porta giratòria o filtre de fang ceràmic
• Reoxidació durant el vessament — l’exposició a l’aire genera noves inclusions d’òxid
• Erosió refractària — partícules de material refractari de la cadira o del forn entren al metall

Prevenció :

• Eliminació completa de l’escòria de la cadira abans del vessament
• Utilitzar cadires de vessament per baix (metall extret per sota de la capa d’escòria)
• Incorporar filtres de fang ceràmic al sistema de canalització — 10 PPI (porus per polzada) per a l’acer, 20–30 PPI per a la fosa
• Dissenyar el sistema de canalització amb trampes per escòria — canal allargat amb barrera, porta giratòria o trampa centrífuga
• Vessar amb un corrent constant i ple — evitar vessaments interromputs que introdueixin aire
• Mantenir els materials refractaris de la cadira en bones condicions

Factibilitat de reparació : Les inclusions de escòria a les superfícies mecanitzades es retiren durant el mecanitzat si són superficials. Les inclusions de escòria profundes no són reparables. Les inclusions de escòria a les parets del límit de pressió provoquen la rebutjació.

---

Part 3: Defectes dimensionals

Els defectes dimensionals afecten la geometria de la peça, fent impossible complir les toleràncies del plànol — independentment de la seva sonoritat interna.

3.1 Faltes de colada

Identificació visual : La peça fosa és incompleta — el metall no ha omplert completament la cavitat del motlle. Els cantons i les seccions fines queden arrodonits; no es formen cantons aguts. Aquest defecte apareix al punt més allunyat de les entrades de colada.

Causes arrel :

• Temperatura de colada massa baixa — la viscositat del metall augmenta i la fluïdesa disminueix
• Velocitat de colada massa lenta — el metall es refreda abans d’arribar als extrems
• Seccions fines per sota de l’escalfament mínim de paret fosa per a l’aliatge
• Sistema de colada inadequat — el recorregut del flux de metall és massa llarg per a la sobrecalentament disponible
• Ventilació insuficient del motlle — la pressió contrària impedeix l’ompliment de la cavitat

Prevenció :

• Augmentar la temperatura de colada entre 30 i 80 °C
• Augmentar la velocitat de colada; utilitzar canals d’alimentació i canals de distribució amb seccions transversals més grans
• Redissenyar les seccions fines — augmentar el gruix de la paret com a mínim fins al mínim permès pel procés
• Afegir ingates addicionals per reduir la longitud del recorregut del metall fos
• Millorar la ventilació del motlle amb fils ventiladors o taps ventiladors permeables

Factibilitat de reparació : No és reparable. La peça fundida es descarta.

3.2 Deformació i distorsió

Identificació visual : La peça fundida està corbada, torsionada o no plana respecte a la geometria del plànol. Es pot detectar col·locant-la sobre una placa de control i mesurant els espais lliures, o mitjançant inspecció dimensional amb màquina de mesura per coordenades (CMM). La distorsió pot no ser visible a simple vista, però provoca que les característiques quedin desplaçades o sense paral·lelisme.

Causes arrel :

• Refredament no uniforme — diferents seccions es refreden a velocitats diferents, generant tensions tèrmiques que provoquen deformació permanent
• Alivio de tensions inadequat abans de l’emmotllat — les tensions residuals es relaxen durant la retirada de material, fent que la peça fundida es deformi
• Suport inadequat del tractament tèrmic: les peces fundides es deformen o s’arronsen per la seva pròpia gravetat a temperatures elevades si no es recolzen correctament
• Temple ràpid: l’escalfament brusc provoca una contracció diferencial

Prevenció :

• Realitzar el relaxament de tensions immediatament després de la desfondada: no deixar que les peces fundides es refredin completament abans del relaxament de tensions
• Recolzar correctament les peces fundides en els forns de tractament tèrmic: utilitzar dispositius de suport que mantinguin les dimensions crítiques
• Utilitzar un medi de temple polimèric o d’oli en comptes d’aigua per a formes propenses a la deformació
• Endreçar les peces fundides després del tractament tèrmic (endreçament amb premsa a temperatura per a l’acer; endreçament en fred per a la fosa maleable)
• Per a peces que requereixen una gran planitud: desbastar, fer el relaxament de tensions i, tot seguit, acabar el mecanitzat

Factibilitat de reparació la deformació lleu es pot corregir mitjançant l’endreçament amb premsa (a temperatura per a l’acer, en fred per a la fosa maleable fins a ~2 % de deformació plàstica). La deformació severa en peces fundides complexes sovint és irreparable: la peça fundida es descarta.

3.3 Desplaçament del nucli

Identificació visual : Les característiques internes (forats, passades, gruixos de paret) estan desplaçades respecte a les seves posicions previstes. En la peça acabada o després del tall, el nucli es desplaça visiblement. Indicacions externes: variació del gruix de paret quan es mesura amb un aparell d’ultrasons per a mesurar gruixos.

Causes arrel :

• Disseny inadequat de les marques de nucli — el nucli no queda fixat de forma segura en el motlle
• Les marques de nucli són massa petites — superfície de suport insuficient per resistir les forces de flotació i del flux del metall
• Muntatge incorrecte del nucli durant el tancament del motlle
• Desalineació de les meitats del motlle durant el tancament (defecte relacionat: desplaçament o desajust del motlle)

Prevenció :

• Dissenyar marques de nucli amb longitud i secció transversal suficients — com a mínim 1,5 × el diàmetre del nucli per a nuclis horitzontals
• Utilitzar espigues metàl·liques (chaplets) per mantenir els nuclis en posició durant la colada
• Utilitzar plantilles i calibradors per al muntatge de nuclis per verificar-ne la col·locació abans del tancament del motlle
• Utilitzar espigues i bucs de tancament per garantir una alineació precisa del motlle
• Especificar la tolerància de desplaçament del nucli al plànol de la peça fundida per establir límits acceptables amb la fosa

Factibilitat de reparació : No es pot reparar si l’escorça és inferior al mínim o si les característiques interiors estan desplaçades. De vegades és acceptable si l’escorça roman per sobre del mínim i el desplaçament de la característica no afecta la funció — cal una decisió d’enginyeria.

3.4 Desajust (desplaçament de l’enot)

Identificació visual : Un pas visible o un desplaçament a la línia de separació on les dues meitats de l’enot (superior i inferior) no estaven alineades. El pas és un desplaçament constant en tota la superfície de la línia de separació.

Causes arrel :

• Perns i buixes de tancament de l’enot desgastats o fluixos
• Desalineació de la caixa de fosa durant la manipulació i el transport
• Placa del patró no centrada a la caixa de fosa

Prevenció :

• Mantenir els perns i les buixes de tancament de l’enot — substituir-los quan el desgast superi el joc de 0,2 mm
• Utilitzar guies de tancament de l’enot i sistemes d’alineació positiva
• Inspeccionar les peces de fosa inicials de cada patró per detectar desajusts

Factibilitat de reparació : La desalineació en superfícies mecanitzades es retira durant el mecanitzat (sempre que la desalineació estigui dins de la tolerància de mecanitzat). La desalineació en superfícies com a foses no es pot corregir: la peça fundida es rebutja si la desalineació supera la tolerància dimensional.

---

Part 4: Defectes de material

Els defectes de material fan referència a la composició química, a l’estructura microscòpica o a les propietats mecàniques de la peça fundida, fins i tot quan la peça és dimensionalment correcta i internament sòlida.

4.1 Composició química incorrecta

Identificació visual : No és identificable visualment. Es detecta mitjançant anàlisi amb espectròmetre (OES). Pot manifestar-se com a duresa inesperada, problemes de mecanitzabilitat o comportament corrosiu anormal.

Causes arrel :

• Càlcul incorrecte de la càrrega del forn
• Contaminació de la càrrega del forn amb residus d’aliatge equivocat
• Errors en l’addició de ferroaliatges: tipus equivocat, quantitat equivocada o addició en un moment inadequat (pèrdues per oxidació)
• Residus de la fusió anterior: neteja insuficient del forn entre canvis d’aliatge

Prevenció :

• Verificació de l'espectròmetre de cada colada abans de vessar-la — no vessar fins que es confirmi la composició química
• Utilitzar materials certificats per a la càrrega del forn amb composició coneguda
• Segregar les ferralles segons el tipus d'aliatge — evitar la barreja
• Netejar el forn entre canvis d'aliatges incompatibles
• Conservar una mostra espectromètrica solidificada per refredament ràpid de cada colada per a la verificació independent

Factibilitat de reparació : No és reparable. Si es detecta abans de vessar-la, la colada es pot corregir afegint aliatge (sota restriccions de temps i temperatura). Un cop vessada, una peça fosa amb composició química incorrecta es descarta.

A Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. , cada colada es verifica mitjançant un espectròmetre d'emissió òptica abans de vessar-la, i es conserven mostres per a la seva arxivació i verificació independent. Aquest control de qualitat inicial elimina el defecte més costós de tots: descobrir una composició d'aliatge incorrecta després de la fosa, l'ús de màquines i la inspecció.

4.2 Punts durs (ferro refredat, refredament invers)

Identificació visual : Àrees localitzades d'extrema duresa — normalment de 300 a 500 HB en una fosa de ferro que hauria de tenir entre 150 i 200 HB. Són visibles en superfícies mecanitzades com a zones brillants i lluents on l'eina de tall ha trobat resistència. En el ferro gris, les zones dures apareixen blanques a la superfície de fractura (cementita/ferro blanc) en lloc de grises.

Causes arrel :

• Refredament localitzat ràpid — seccions primes, cantonades o àrees en contacte amb refredadors es refreden massa de pressa, formant cementita en lloc de grafit.
• Pràctica incorrecta d'inoculació — una inoculació insuficient o no uniforme permet que elements estabilitzadors de carburs (Cr, V, Mo) promoguin la formació de refredadors.
• Elements estabilitzadors de carburs (Cr, V, Ti, B) en excessa a la composició química del ferro.
• En ferro maleable: problemes en el tractament amb magnesi que condueixen a la formació de carburs als límits de les cèl·lules.

Prevenció :

• Inoculació uniforme amb la qualitat i quantitat adequades d'inoculant de ferro-silici (0,2–0,5 % per al ferro gris; 0,3–0,6 % per al ferro maleable).
• Controlar els elements estabilitzadors de carburs a la càrrega — minimitzar Cr, V, Ti llevat que s'afegin intencionadament com a aliatges.
• Augmentar el contingut de silici (desplaça el ferro cap a la grafització)
• Reduir la velocitat de refredament: utilitzar mànigues aïllants, evitar la col·locació excessiva de xillers

Factibilitat de reparació els punts durs que provoquen dificultats d’usinatge es poden, de vegades, suavitzar mitjançant una revenidura subcrítica (650–700 °C per a ferro gris, 700–760 °C per a ferro maleable). Si la revenidura no té èxit o no està permesa, la peça fosa es rebutja.

4.3 Propietats mecàniques no conformes

Identificació visual no són identificables visualment. Es detecten mitjançant assaigs de tracció, duresa o impacte. Poden manifestar-se com a fallada prematura en servei si no es detecten durant la inspecció de qualitat.

Causes arrel :

• Tractament tèrmic incorrecte: temperatura inadequada, temps d’espera insuficient o velocitat de refredament incorrecta
• Composició química incorrecta: contingut de carboni, manganès o elements d’aliatge fora de l’especificació
• La barra d’assaig no és representativa: la barra d’assaig es fon separadament i es refreda de manera diferent de la peça fosa
• Descarbonització durant el tractament tèrmic: pèrdua de carboni a la superfície en una atmosfera oxidant

Prevenció :

• Verifiqueu la calibració del forn de tractament tèrmic (estudi d’uniformitat de temperatura cada 6 mesos)
• Registreu els gràfics del forn per a cada cicle de tractament tèrmic — verifiqueu que s’assoleixi el temps especificat a temperatura
• Utilitzeu barres d’assaig colades integralment (unides a la peça colada i refredades amb ella) per a aplicacions crítiques
• Utilitzeu tractament tèrmic en atmosfera controlada o en buit per evitar la descarbonització
• Realitzeu proves de duresa a cada peça colada com a prova de selecció ràpida

Factibilitat de reparació si la deficiència es limita a la duresa, es pot corregir les propietats tornant a fer el tractament tèrmic. Si la causa arrel és una composició química incorrecta, la peça colada és irrecuperable.

---

Part 5: Prevenció de defectes — Una aproximació sistemàtica

5.1 La jerarquia de prevenció

5.2 El cicle d’acció correctiva

Quan es detecta un defecte, una fosa professional no descarta simplement la peça fundida i en fa una altra — investiga:

1. Identificar el defecte — classificar segons tipus, ubicació i freqüència
2. Analitzar l’arrel del problema — fer seccions metal·logràfiques, anàlisi química i revisió dels paràmetres del procés
3. Implementeu accions correctores — modificar els paràmetres del procés, el disseny de l’emmotllat o el material
4. Verifiqueu l'efectivitat — inspeccionar el següent lot de producció; verificar que el defecte s’ha eliminat o reduït dins dels límits acceptables
5. Document — registrar el defecte, l’arrel del problema, l’acció correctiva i la verificació al sistema de qualitat

Les fosses amb sistemes de qualitat madurs — com ara les que operen segons la norma ISO 9001 — mantenen un sistema documentat de gestió de no-conformitats i accions correctives que impulsa la millora contínua de tots els processos de fosa. Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. operant segons la norma ISO 9001 — mantenen un sistema documentat de gestió de no-conformitats i accions correctives que impulsa la millora contínua de tots els processos de fosa.

---

Conclusió

Els defectes de fosa no són esdeveniments aleatoris: tenen causes arrel específiques i identificables, així com estratègies de prevenció ben documentades. El defecte més car és aquell que arriba al client. El segon més car és aquell que es repeteix perquè mai no s’ha abordat la causa arrel.

Principis clau per gestionar la qualitat de la fosa:

1. Disseny per a la fosa — la mesura de prevenció de defectes més efectiva consisteix a dissenyar la peça amb seccions uniformes, radis generosos i desgast adequat
2. Verifiqueu abans de vessar — l’anàlisi espectromètrica de cada fusió evita defectes relacionats amb la composició química, que són totalment irreparables
3. Simuleu abans de tallar l’acer — la simulació de fosa identifica riscos de retracció, mal emplenament i fissures tèrmiques abans de fabricar el patró
4. Allibereu tensions aviat — no deixeu que les peces de fosa es refredin fins a la temperatura ambient abans d’alliberar tensions si hi ha risc de deformació o fisuració a fred
5. Inspeccioneu de forma proporcional al risc — l’abast de les proves no destructives (NDT) ha de correspondre a la conseqüència de la fallada: 100 % d’inspecció mitjançant MT/UT per a peces de fosa que contenen pressió i són crítiques per a la seguretat; inspecció per mostres per a peces no crítiques
6. Tanqueu el cicle — cada defecte ha de desencadenar una investigació d’acció correctiva, no només el reemplaçament de la peça de fosa

---

Us preocupa la qualitat de les foses per al vostre proper projecte? Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. combina més de 65 anys d’experiència en fonderia amb simulació moderna de processos, anàlisi espectromètrica interna, NDT amb múltiples mètodes i un sistema de qualitat ISO 9001 documentat. Poseu-vos en contacte amb nosaltres per discutir els vostres requisits de qualitat.