El sellado de porosidad se realiza mediante el proceso de impregnación al vacío. La impregnación al vacío es un proceso OEM preferido que sella la porosidad y las vías de fuga en piezas fundidas de metal, piezas de metal sinterizadas y piezas fundidas eléctricas que se forman durante el proceso de fundición o moldeo. La impregnación al vacío detiene la porosidad de la fundición (un fenómeno que ocurre en el proceso de fabricación de piezas fundidas a presión y permite a los fabricantes utilizar piezas que de otro modo se desecharían). [1]
La porosidad se produce de forma natural y se encuentra en la mayoría de los materiales. En las fundiciones de metales , la porosidad se considera normalmente cualquier vacío que se encuentre en la fundición. La porosidad de la fundición puede ser causada por la formación de gas o la solidificación mientras el metal pasa de un estado líquido a un estado sólido. Esta porosidad puede variar en tamaño, desde submicrones hasta huecos mayores de 10 mm, según la fundición.
Los defectos de fundición causados por la porosidad pueden afectar la integridad estructural de la pieza, creando un punto de falla. La porosidad también puede impedir que la pieza sea hermética a la presión. Esto afectará el rendimiento si la pieza está diseñada para contener gases o fluidos. [2]
La impregnación al vacío se rige por las normas militares MIL-I-17563C y MIL-STD-276A, así como por numerosas especificaciones patentadas y de clientes. La norma MIL-I-17563 prueba el sellador de impregnación. La norma MIL-I-17563C demuestra que un sellador es compatible con la aplicación y que no se degradará ni fallará durante la vida útil de la pieza. La norma MIL-STD-276A prueba el proceso de impregnación. La norma MIL-STD-276A proporciona las normas para el procesamiento para sellar piezas y para probar la eficacia del proceso. [3]
El proceso de impregnación al vacío sella las vías de fuga internas para que no presenten fugas y sean aptas para su uso. Durante el proceso de sellado de las piezas fundidas contra la porosidad, las piezas se procesan a través de las siguientes cuatro estaciones:
La impregnación al vacío debe realizarse antes del ensamblaje final. En el caso específico de las piezas fundidas de metal, la impregnación al vacío debe realizarse después del mecanizado final. El mecanizado final puede exponer cualquier porosidad, lo que crea una vía de fuga. Estas vías pueden provocar fugas de líquidos y gases de la pieza fundida, lo que la hace no conforme y no se puede utilizar. [5]
La porosidad es inherente a la mayoría de los procesos de fabricación. La porosidad solo se considera un defecto si está interconectada y crea una vía de fuga que puede afectar la integridad estructural y el rendimiento de la pieza. La impregnación al vacío sella la porosidad y las vías de fuga por las siguientes razones.
Esta es la razón principal por la que se utiliza la impregnación al vacío en cualquier material: fundición a presión, metal en polvo, plástico, mazos de cables. La impregnación al vacío evita que se produzcan fugas de líquidos o gases al sellar la porosidad y las vías de fuga. Si las vías de fuga no están selladas, pueden producirse fugas de líquidos o gases de la pieza.
La impregnación se utiliza para mejorar la maquinabilidad en la pulvimetalurgia . Las operaciones de mecanizado secundarias, como taladrado, roscado o corte, tienen un éxito marginal porque los huecos entre las partículas provocan vibraciones en la herramienta, lo que reduce la vida útil de la herramienta y la calidad del acabado. La impregnación al vacío estabiliza y sostiene los gránulos individuales de metal en polvo durante el mecanizado. La impregnación al vacío mejora la maquinabilidad al hacerla más eficiente, eliminar las vibraciones de la herramienta y mejorar el acabado mecanizado.
Las operaciones de enchapado sumergen las piezas en soluciones ácidas. El ácido residual puede filtrarse en la porosidad, lo que provoca corrosión. Sellar los componentes antes del enchapado elimina la corrosión.
La porosidad puede absorber aceites, líquidos, fluidos desbarbadores, limpiadores previos al enchapado y ácidos. Si no se sella, los gases o fluidos pueden afectar el acabado al desgasificarse o filtrarse. Sellar las vías de fuga antes de los acabados secundarios eliminará cualquier modo de falla que pueda desarrollarse a partir de la desgasificación, la compatibilidad química o el filtrado de los tratamientos previos.
La impregnación al vacío se puede utilizar para mejorar la integridad de las piezas fabricadas mediante fabricación aditiva . Una pieza fabricada mediante fabricación aditiva no es tan densa (y, por lo tanto, no es tan resistente) como una pieza fabricada mediante procesos de fabricación tradicionales. La impregnación al vacío se puede utilizar para reforzar el material. A medida que el sellador de impregnación al vacío se cura dentro de las perforaciones, crea una unión entre las capas de la pieza. Esto mejora la pieza al aumentar la densidad.
Las piezas creadas mediante el proceso de fabricación aditiva son susceptibles a la misma porosidad que afecta a las creadas mediante métodos más tradicionales. La porosidad es inherente a las propiedades del material y la tecnología. Los dos materiales principales que se sella la impregnación al vacío son el plástico y el metal sinterizado. [6]
Las piezas fundidas a presión y las piezas fundidas en molde permanente suelen contener porosidad interna. Esta porosidad suele estar localizada en las secciones transversales más profundas de la pieza y no se extiende hasta la capa exterior. Sin embargo, si la pieza también está mecanizada, la porosidad interna quedará expuesta y la pieza tendrá fugas si se la presuriza. Las piezas fundidas a presión mecanizadas que necesitan contener fluidos (colectores de admisión, conectores de refrigerante, cajas de transmisión, carcasas de bombas y componentes de potencia de fluidos) se sellan de forma rutinaria de por vida con resinas acrílicas. Debido a que el sellador es interno a la pieza, las dimensiones exteriores y la apariencia de la pieza no cambian.
En estas piezas, los pasadores y cables de metal están incrustados en la carcasa de plástico. Cuando las piezas experimentan calor durante la fabricación o el uso normal, el plástico y el metal se expanden a velocidades diferentes. Esta expansión crea huecos microscópicos entre los materiales. Si bien estas vías de fuga son inevitables, pueden provocar una falla en el campo si no se sellan. [7]
Los componentes de pulvimetalurgia (PM) están sellados por cuatro razones principales.
La primera es que las piezas de PM están selladas para evitar que los fluidos o gases se escapen bajo presión. Las aplicaciones de PM para aire comprimido, manejo de combustible o carcasas hidráulicas son comunes y efectivas; sin embargo, deben sellarse primero. Si no se sellan, los fluidos o gases se escaparán de la pieza. Sellar las piezas no cambiará las características dimensionales o funcionales del componente.
Las piezas de PM se sellan antes del enchapado y para reducir la corrosión interna . Las operaciones de enchapado generalmente implican sumergir las piezas en soluciones ácidas. Después del enchapado, el ácido residual interno de la pieza puede promover la corrosión y/o impedir un acabado de enchapado aceptable. La solución a este problema es sellar los huecos internos antes del enchapado. Como se explicó anteriormente, la porosidad se satura con monómero y luego se enjuaga completamente de la superficie. La resina se cura hasta convertirse en un polímero duradero. Por lo tanto, el metal de la superficie expuesta queda libre para ser enchapado mientras que los espacios interiores se sellan en seco.
El metal en polvo también se impregna para mejorar la capacidad de mantenimiento. Las piezas de metal en polvo son generalmente difíciles de mecanizar y algunas composiciones pueden no ser mecanizables sin estropear la herramienta de corte. Las operaciones secundarias de la máquina, como taladrar, roscar o cortar, se ven perjudicadas ya que los huecos entre las partículas provocan vibraciones en la herramienta, lo que reduce la vida útil de la misma y degrada la calidad del acabado. La impregnación al vacío estabiliza y sostiene los gránulos individuales de metal en polvo durante el mecanizado. Esto mejora la maquinabilidad al hacerla más eficiente, eliminando las vibraciones de la herramienta y mejorando el acabado mecanizado.
La porosidad del metal en polvo absorbe aceites, fluidos, líquidos desbarbadores, limpiadores previos al enchapado y ácidos. Si la porosidad no está sellada, los fluidos pueden filtrarse y afectar negativamente el acabado. Sellar la porosidad antes de los acabados secundarios eliminará cualquier modo de falla que pueda desarrollarse a partir de la filtración de los tratamientos previos. [8]