desgarro en caliente

Un desgarro en caliente es una fractura que aparece en una pieza de metal fundido mientras aún se está enfriando a través de la zona de transición sólido-líquido, típicamente entre 1000 y 1400 grados Celsius, dependiendo de la aleación. La grieta se forma porque el metal se contrae a medida que se enfría, pero el molde o el metal solidificado circundante impiden la contracción libre. Esto genera una tensión de tracción que excede la resistencia a la tracción del material parcialmente sólido, que a esa temperatura es débil e incapaz de deformarse plásticamente sin romperse.

Los desgarros en caliente aparecen con mayor frecuencia en piezas fundidas de aluminio, magnesio y acero. Siguen los límites de grano o atraviesan los brazos dendríticos en las últimas regiones en solidificarse. Las superficies de fractura a menudo muestran un patrón irregular y ramificado. En las piezas fundidas en arena, los desgarros en caliente pueden ser visibles en la superficie, o pueden ser internos, revelados solo durante el mecanizado o la inspección por rayos X. El defecto es distinto del agrietamiento en frío, que ocurre después de que la pieza fundida se ha enfriado a una temperatura cercana a la ambiente.

El desgarro en caliente es impulsado por tres factores que trabajan juntos: el coeficiente de contracción térmica de la aleación, el grado en que el molde o el metal circundante restringen la contracción, y la resistencia y ductilidad del material semisólido. Las aleaciones con amplios rangos de solidificación, como los sistemas de aluminio-cobre o aluminio-silicio-cobre, son más propensas al desgarro en caliente que aquellas que se solidifican rápidamente en un rango estrecho. Ciertos elementos, incluidos el azufre, el fósforo y el hierro, aumentan la susceptibilidad en aceros y aleaciones de aluminio.

La prevención se basa en el diseño del molde y el control del proceso. La reducción de la rigidez del molde permite un movimiento de contracción moderado. Las secciones cónicas o escalonadas alivian la concentración de tensiones. La eliminación de puntos calientes mediante enfriamiento y un cuidadoso sistema de alimentación dirige la solidificación para que proceda de las secciones delgadas hacia las gruesas, dejando el metal más fuerte para soportar las tensiones de contracción finales. Los ajustes en la composición de la aleación, como el refinamiento del grano o la reducción de los niveles de impurezas, mejoran la ductilidad en el estado semisólido. El precalentamiento del molde reduce los gradientes de temperatura y el choque térmico.

El término es literal y descriptivo: el desgarro ocurre mientras el metal está caliente, durante la transición de líquido a sólido. Se distingue de otros defectos de fundición como las cavidades de contracción, la porosidad y la segregación, cada uno de los cuales requiere diferentes medidas correctivas. El desgarro en caliente ha afectado a las fundiciones desde los primeros días de la fundición de metales y sigue siendo un problema de calidad persistente en piezas fundidas complejas, de paredes gruesas o altamente restringidas.