Monitorización Termográfica en la Industria de la Fundición

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01-02-2021

En la fundición (Gravity Casting, HPDC y LPDC) es posible producir piezas de difícil construcción y con la medida exacta demandada. Una de las variables principales en estos procesos es la temperatura. Es necesario monitorizar y controlar la temperatura de los moldes, ya que algunas propiedades físicas que buscamos para la pieza final se pueden ver afectadas en el caso de tener variaciones de temperatura en el proceso. Así mismo, el metal líquido requiere temperaturas de fundición especialmente precisas para la obtención de piezas de calidad.

Mantener un control de temperatura en estos procesos no solo ayuda a la calidad y disminución de scrap, también conduce a una reducción en el coste de las operaciones.

Gravity casting (Fundición por gravedad)

  • Temperatura del metal previo al llenado: en su trayecto, desde el horno de mantenimiento hacia la boca de llenado del molde, el metal líquido pierde una cantidad considerable de calor. Como consecuencia, el metal puede solidificarse antes de tiempo y no llenar correctamente todo el volumen del molde, dando lugar a discontinuidades. Incluso cuando el metal líquido presenta una temperatura muy elevada no permite que se lleve adecuadamente el proceso establecido por ingeniería. La comprobación de temperatura mediante termografía es rápida, confiable y continua, de tal manera que se puede alertar cuando existe una temperatura fuera de rango e incluso dar retroalimentación al horno para incrementar o reducir la temperatura de mantenimiento del metal.

Procesos aplicables: HPDC, LPDC y Gravity Casting

Medición termográfica de metal líquido obtenida de un cucharón en el horno de sostenimiento y ejemplos de cucharones que recién recolectaron aluminio del horno de sostenimiento

  • Comprobación de moldeo de corazones: Igual de importante que el de la pieza es el proceso de fabricación de los corazones. Se inspecciona ciclo tras ciclo la condición térmica de ambos troqueles. Se suele disponer de espacios muy confinados por lo que se requiere de uso de lentes de amplia apertura focal en las cámaras termográficas.

Los espacios entre troqueles de moldeo de corazones son muy estrechos, por tanto se sugiere utilizar cámaras termográficas con lente amplia (de 42° en adelante) 

Procesos aplicables: LPDC y Gravity Casting

. Supervisión continua de moldes: En la preparación del molde hay muchos factores que pueden modificar la temperatura de los troqueles, desde la cantidad de desmoldante empleado por el operador hasta el flujo de agua por las venas de enfriamiento. Sea cual sea la causa de la modificación de la condición del molde, la inspección superficial del mismo es bastante precisa mediante termografía, pues su nivel de detalle llega a alcanzar hasta 307.200 puntos de inspección.

Procesos aplicables: HPDC, LPDC y Gravity Casting

 

  • Comprobación del secado de moldes desechables: En el caso de las aleaciones ferrosas un problema muy común proviene de un secado deficiente de la pintura desmoldante. Una vez aplicada, se procede a la utilización de una herramienta de combustión (soplete) para secarla. La termografía es especialmente útil para comprobar que dicho secado ha sido uniforme en toda la superficie, ya sea para una comprobación automática de la línea del moldeo o bien una guía en tiempo real para el operador.

Además de realizarse la comprobación automática del molde acorde al umbral termográfico establecido, el operador recurre a la visión termográfica para la realización de la limpieza y pintado del molde. La escala de colores es de fácil interpretación.

Procesos aplicables: Gravity Casting

  • Control de esprayeo: Si bien la aspersión de desmoldante base agua es característica de la Fundición de Alta Presión (HPDC) en baja presión y fundición se llega a utilizar aspersión de aire o desmoldante asistida por los operadores. Este procedimiento influeye en la pérdida de calor y si no se controla puede derivar en la condición de molde frío, misma que da lugar a diversas discontinuidades. La monitorización termográfica permite obtener en tiempo real el enfriamiento producido por este procedimiento y en una integración avanzada se puede llegar al control de sprayeo a partir de la lectura termográfica obtenida en cada ciclo.

Procesos aplicables: HPDC

  • Comprobación térmica de piezas: Para algunos expertos metalúrgicos es importante la verificación de la temperatura de las piezas inmediatamente removidas del molde. Con la ayuda del robot de extracción se presenta la pieza frente a una cámara fija en todas sus caras, obteniendo así un análisis completo de la misma.

Procesos aplicables: HPDC, LPDC y Gravity Casting

En 1) vemos como el robot extrae la pieza y en 2) la presenta a la cámara termográfica fija. Es posible analizar más de una vista de la pieza gracias a la rotación del robot.

  • Inspección de troquel asistida por robot: Tanto a mantenimiento como a proceso les es de interés conocer la condición del molde durante paros esporádicos. Para ello, requieren que el robot tome la cámara termográfica y haga una rutina de toma de imágenes, mismas que son enviadas al computador central para postprocesamiento. Si bien un ingeniero puede realizar estas tomas con una cámara portátil, los tiempos que le consume son bastante considerables y por eso es preferible integrar la cámara a una consola portátil compatible con el grip del robot para automatizar esa tarea sin perder la confiabilidad de la inspección.

Procesos aplicables: HPDC, LPDC y Gravity Casting

Consolas como el bcbWireless pueden ser utilizadas por el robot de extracción para realizar la toma de termografías de los troqueles. Su portabilidad permite trasladar fácilmente el artefacto a más de una inyectora.

  • Inspección para descorazonado de piezas: Una vez extraída la pieza de los moldes se procede con la remoción de los corazones. Esta acción no puede realizarse inmediatamente y muchas veces no se tiene la certeza del momento adecuado. Si bien la práctica común es establecer un tiempo de espera para poder proceder con el descorazonado, es mejor determinar el inicio de este punto del proceso con una validación termográfica. La cámara puede visualizar varias piezas de manera simultánea, haciendo muy práctica y rápida esta inspección.

Procesos aplicables: LPDC y Gravity Casting

En la imagen de la izquierda, podemos ver como el sistema marca en verde las piezas listas para descorazonar mientras las que aún no están dentro del umbral establecido como “OK” están encerradas en rojo. En la imagen de la derecha vemos un par de piezas siendo procesadas en una descorazonadora doble rotatoria.

El bcbDieScanpermite una monitorización desatendida de los procesos productivos que pudieran conducir a errores de fabricación, con la capacidad de emisión de señales de alarma y sincronización al PLC para tener un proceso completamente automatizado. Este sistema trabaja a la perfección con las cámaras termográficas de automatización de FLIR.

Conoce más del bcbDieScan

Día con día es más común ver la utilización de esta tecnología en las industrias del aluminio, hierro, latón y aceros, entre otras tantas más. Si fue de tu interés la información presentada o incluso quieres realizarnos alguna consulta técnica no dudes en escribirnos a nuestras direcciones de correos:

Jairo García – jairogarcia@bcbmex.com

Francisco Escobar – franciscoescobar@bcbmex.com

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