Todas las solicitudes de cotización que recibimos de equipos de compras Tier 1 plantean alguna variante de la misma pregunta: "¿Cuál es su nivel de porosidad?" Es la pregunta equivocada, y así lo indicamos desde la primera revisión técnica. La porosidad no es un valor único que se pueda anotar en una ficha técnica: es una distribución que depende del diseño de la entrada de colada, las transiciones de espesor de pared, la química de la aleación y, por supuesto, de si el disparo cuenta con asistencia de vacío. Lo que sí podemos ofrecer es un rango sustentado, respaldado por datos de inspección radiográfica (NDT) y escaneos CT de lotes de producción reales, no de una probeta de laboratorio.
Este artículo aborda lo que la fundición a presión asistida por vacío (VHPDC) realmente aporta frente al HPDC convencional, dónde se estabilizan las mejoras y —igual de importante— dónde el vacío no aporta absolutamente nada.
El mecanismo fundamental: qué elimina realmente el vacío
El HPDC convencional inyecta aluminio fundido en una cavidad llena de aire a presión atmosférica. Mientras el frente de metal avanza a 30–60 m/s (típico en piezas estructurales de pared delgada para vehículos eléctricos), ese aire no tiene tiempo de escapar por los venteos: es cizallado, arrastrado y plegado dentro del metal fundido como microburbujas. Una vez solidificado, esas burbujas quedan atrapadas como porosidad gaseosa.
El VHPDC evacúa la cavidad a menos de 50–100 mbar de presión residual antes de que el pistón de la cámara de inyección se accione. Simplemente hay mucha menos masa de gas en la cavidad disponible para ser arrastrada. Se trata de un problema mecánico de eliminación de aire, no metalúrgico —por eso el vacío reduce drásticamente la porosidad gaseosa, pero apenas incide en la porosidad por contracción, que es un problema de alimentación durante la solidificación.
Señalamos esta distinción desde el inicio a cada ingeniero de diseño del cliente, porque determina dónde debe enfocarse el esfuerzo de DFM.
Reducción de porosidad cuantificada: nuestros datos de producción
A partir de nuestras 13 islas de fundición (350T–3050T, todas equipadas con VHPDC), con datos radiográficos y de CT de programas de carcasas de motor EV y carcasas de inversor a lo largo de varios ciclos PPAP:
| Métrica | HPDC convencional | VHPDC (vacío <100 mbar) | Diferencia |
|---|---|---|---|
| Fracción volumétrica de porosidad gaseosa (promedio general) | 2–5 % | 0,3–1,0 % | Reducción del 60–80 % |
| Tasa de aprobación radiográfica Clase 1 (zonas de sellado/estructurales) | 70–85 % | 92–97 % | +15–20 pts |
| Rendimiento en primera prueba de fugas (decaimiento He/aire, spec ≤6 Pa·cm³/s) | 88–93 % | 96–99 % | +6–8 pts |
| Viabilidad de tratamiento térmico T6 sin ampollamiento | No viable en la mayoría de piezas | Viable en zonas estructurales | — |
| Microporosidad >0,3 mm en transiciones de espesor | Frecuente | Sigue presente, densidad reducida | No eliminada |
La cifra honesta principal: reducción del 60–80 % en la fracción volumétrica de porosidad gaseosa. No damos una cifra única porque cualquier valor sin referencia a la geometría de la pieza es marketing, no ingeniería.
Por qué el rango abarca 20 puntos: tres variables que determinan el resultado
1. Tiempo de respuesta de la válvula de vacío
Si la válvula de vacío no cierra antes de que el frente de metal la alcance, se produce un retorno de vacío: la presión de la cavidad se dispara de vuelta hacia la atmosférica justo cuando el frente pasa, y se pierde la mayor parte del beneficio. En nuestras islas se trata de una válvula servocontrolada sincronizada con la posición del pistón, no con un temporizador de disparo —ajuste específico por geometría durante la puesta a punto, no un parámetro fijo trasladado de una pieza similar.
2. Transiciones de espesor de pared
Este es el punto que los clientes más frecuentemente atribuyen erróneamente a "vacío insuficiente". Un boss grueso que alimenta una pared con nervadura de 2,5 mm es un problema de alimentación durante la solidificación: la sección gruesa solidifica al final y absorbe porosidad por contracción de cualquier metal que aún esté líquido. El nivel de vacío es irrelevante aquí. En este punto recurrimos a Moldflow para reubicar la zona de último llenado/última solidificación hacia un pozo de rebose o un boss no mecanizado, en lugar de intentar "aspirar" un problema de geometría.
3. Aleación y control de Fe
AlSi10MnMg y AlSi9Mn con contenido de Fe estrechamente controlado responden de forma predecible al vacío. Las aleaciones con mayor contenido de Fe procedente de material reciclado introducen arrastre de película de óxido como mecanismo de defecto competidor: el vacío reduce la porosidad gaseosa, pero no tiene efecto sobre los bifilms de óxido, por lo que la densidad total de defectos no disminuye proporcionalmente. Si la especificación del cliente permite aleación de grado secundario por razones de costo, lo indicamos desde el inicio: la mejora de porosidad por vacío se verá menor en el papel, porque otro mecanismo de defecto pasa a ser el factor limitante.
Patrones de defectos comunes: qué corrige el vacío y qué no
| Tipo de defecto | Causa raíz | ¿Corregido por vacío? | Solución real |
|---|---|---|---|
| Porosidad gaseosa (cavidades redondas, de pared lisa) | Arrastre de aire durante el llenado | Sí — reducción del 60–80 % | VHPDC + sincronización de válvula |
| Porosidad por contracción (irregular, interdendrítica) | Alimentación insuficiente durante la solidificación | No | Diseño de entrada de colada/mazarotas, armonización de espesores de pared |
| Bifilms de óxido/juntas frías | Llenado turbulento, plegado de película de óxido | Parcialmente | Control de velocidad de entrada, gestión de Fe en la aleación |
| Ampollamiento durante T6 | Gas subsuperficial que se expande con el calor | Sí, indirectamente | El vacío reduce el volumen de gas atrapado disponible para expandirse |
Qué significa esto para PPAP y superficies de sellado
Para programas Tier 1 donde la carcasa tiene una superficie de sellado (carcasas de inversor con requisito IP6K9K, o sellos perimetrales de bandeja de batería), la cifra que realmente importa no es el porcentaje de porosidad global, sino si la porosidad intersecta el plano de sellado mecanizado. El verdadero valor del VHPDC en nuestro proceso es que nos permite usar Moldflow para dirigir la porosidad residual hacia pozos de rebose y bosses no críticos, de modo que la superficie de sellado salga limpia del mecanizado CNC de 5 ejes. Validamos esto con prueba de fugas de helio/aire en línea al 100 % después del mecanizado, no con muestreo puntual —porque un bolsillo de porosidad que intersecta una ranura de sellado tras el mecanizado es una falla en campo esperando a ocurrir, y ningún dato de porosidad global promediado la detecta.
Conclusión
Espere una reducción del 60–80 % en la fracción volumétrica de porosidad gaseosa al pasar de HPDC convencional a VHPDC, lo que se traduce en aproximadamente 15–20 puntos porcentuales de mejora en la tasa de aprobación radiográfica Clase 1 en zonas estructurales/de sellado. Lo que el vacío no resolverá es la porosidad por contracción derivada de malas transiciones de espesor de pared, ni los defectos de óxido de un baño mal controlado: esos problemas deben resolverse en la etapa de DFM y especificación de aleación, no en la válvula de vacío. Cualquier proveedor que le indique un único "% de porosidad" sin referencia a la geometría de la pieza y al tipo de defecto le está dando una cifra de marketing, no una capacidad de proceso.
