Mejora de las propiedades mecánicas de aleaciones Al-Si-Mg para fundición en molde de arena en la fabricación de prototipos para gigacasting

En los últimos años, la integración de componentes de automoción en una única pieza mediante gigacasting se ha considerado una solución con gran potencial para reducir significativamente las horas de trabajo y el peso de los vehículos. Sin embargo, el elevado coste de las modificaciones de los moldes de fundición a presión durante la fase de prototipado sigue siendo un desafío importante.

Este estudio se centra en la fabricación de prototipos mediante fundición en molde de arena a baja presión (LPSC, Low Pressure Sand Casting), utilizando procesos de fabricación aditiva. En la LPSC, la dificultad para fundir estructuras de pared delgada es mayor que en la fundición a presión de muy alta presión al vacío (V-HPDC) empleada en el gigacasting. Además, la velocidad de enfriamiento en los moldes de arena es considerablemente inferior a la del gigacasting, lo que da lugar a una microestructura más gruesa que requiere un tratamiento térmico para mejorar las propiedades mecánicas. Sin embargo, la presencia de secciones de pared delgada suele provocar una deformación significativa de los componentes durante la etapa de temple en agua.

Aunque unas velocidades de enfriamiento más lentas reducen la deformación, pueden dificultar la formación de una solución sólida sobresaturada suficiente y, por tanto, limitar las prestaciones mecánicas. Por ello, esta investigación tiene como objetivo desarrollar una aleación AlSi7Mg0.3 modificada que permita alcanzar propiedades mecánicas adecuadas incluso mediante un tratamiento de puesta en solución con enfriamiento al aire.

Se fabricaron probetas con forma de placa mediante LPSC en distintas condiciones, seguidas de un temple con aire forzado y un tratamiento de envejecimiento. Posteriormente, se realizaron ensayos de tracción para evaluar la resistencia a la tracción, el límite elástico convencional al 0,2 % y el alargamiento.

Los resultados demostraron que una aleación basada en AlSi7Mg0.3 con una composición de Fe inferior al 0,1 %, Mg entre el 0,2 y el 0,25 % y Cu del 0,5 % presenta propiedades mecánicas superiores, logrando un equilibrio satisfactorio entre resistencia y ductilidad.