¿Cuáles son los pasos clave en el casting de inversión?

La fundición a la cera perdida, también conocida como fundición a la cera perdida, es un proceso de fabricación de alta precisión que se ha utilizado durante siglos para crear piezas metálicas complejas y detalladas. Como proveedor de microfusión, he sido testigo de primera mano de las complejidades y la importancia de cada paso de este proceso. En esta publicación de blog, describiré los pasos clave en la microfusión y explicaré cómo contribuyen a la producción de piezas fundidas de alta calidad.

Paso 1: creación de patrones

El primer paso en el casting de inversión es la creación de un patrón. El patrón es una réplica de la pieza final y normalmente está hecho de cera o un material similar. Existen varios métodos para crear patrones, incluido el moldeo por inyección, el mecanizado y la impresión 3D.

El moldeo por inyección es el método más común para crear patrones de cera. En este proceso, se inyecta cera fundida en una cavidad del molde que tiene la forma de la pieza deseada. Luego se deja que la cera se enfríe y solidifique, después de lo cual se abre el molde y se retira el patrón. Este método es muy eficiente y puede producir grandes cantidades de patrones con alta precisión.

El mecanizado es otra opción para crear patrones, especialmente para piezas con geometrías complejas que no se pueden producir fácilmente mediante moldeo por inyección. En este proceso, se mecaniza un bloque de cera utilizando una máquina CNC para crear la forma deseada. Este método permite una mayor flexibilidad en el diseño pero requiere más tiempo y es más caro.

La impresión 3D se ha convertido en los últimos años en una alternativa popular para la creación de patrones. Esta tecnología permite la creación rápida de prototipos de patrones con geometrías complejas y se puede utilizar para producir patrones en una variedad de materiales, incluidos cera, resina y plástico. La impresión 3D es particularmente útil para tiradas de producción pequeñas o para piezas que requieren cambios de diseño frecuentes.

Paso 2: ensamblaje del patrón

Una vez creados los patrones, se ensamblan en un sistema de compuerta, que consta de un bebedero, guías y compuertas. El sistema de compuerta sirve como vía para que el metal fundido fluya hacia la cavidad del molde y está diseñado para garantizar que el metal llene la cavidad de manera uniforme y sin defectos.

Los patrones generalmente se unen al sistema de compuerta usando cera o un adhesivo similar. El proceso de ensamblaje requiere atención cuidadosa a los detalles para garantizar que los patrones estén correctamente alineados y que no haya espacios ni bolsas de aire entre los patrones y el sistema de compuerta.

Paso 3: construcción del caparazón

Una vez completado el ensamblaje del patrón, el siguiente paso es construir una carcasa de cerámica alrededor de los patrones. La carcasa se fabrica sumergiendo repetidamente el conjunto del patrón en una suspensión cerámica y luego cubriéndolo con una capa de arena refractaria. Este proceso se repite varias veces para formar una cáscara gruesa y fuerte.

La suspensión cerámica generalmente se elabora a partir de una mezcla de polvo cerámico, aglutinante y agua. El aglutinante ayuda a mantener unidas las partículas cerámicas y proporciona resistencia y durabilidad a la carcasa. La arena refractaria se utiliza para proporcionar soporte adicional y crear un acabado superficial liso en el interior del armazón.

Una vez que la cáscara ha alcanzado el espesor deseado, se deja secar y endurecer. Este proceso puede tardar varias horas o incluso días, según el tamaño y la complejidad de la pieza.

Paso 4: desparafinado

Una vez que la cáscara se haya endurecido, el siguiente paso es quitar los patrones de cera de la cáscara. Este proceso se conoce como desparafinado y normalmente se realiza calentando la carcasa en un autoclave o en un horno.

En un autoclave, la cáscara se coloca en un recipiente a presión y se calienta a alta temperatura. La alta presión y temperatura hacen que la cera se derrita y fluya fuera de la carcasa a través del sistema de compuerta. Este método es muy eficaz y puede eliminar la cera de forma rápida y completa.

En un horno, la cáscara se coloca en un horno y se calienta a una temperatura alta. La cera se derrite y se quema, dejando una cavidad hueca con la forma de la pieza. Este método es más lento que el autoclave, pero es más adecuado para piezas más grandes o con geometrías complejas.

Paso 5: precalentamiento

Una vez eliminada la cera, la cáscara se precalienta a una temperatura alta para eliminar la humedad restante y fortalecer la cáscara. El precalentamiento también ayuda a garantizar que el metal fundido fluya suavemente hacia la cavidad del molde y no se solidifique prematuramente.

La temperatura y el tiempo de precalentamiento dependen del tipo de metal que se va a fundir y del tamaño y complejidad de la pieza. En general, la cáscara se precalienta a una temperatura entre 800°C y 1200°C durante varias horas.

Paso 6: fundición

Una vez precalentada la carcasa, el siguiente paso es verter el metal fundido en la cavidad del molde. El metal fundido normalmente se vierte con una cuchara o una máquina vertedora.

El tipo de metal utilizado en la fundición a la cera perdida depende de la aplicación y los requisitos de la pieza. Los metales comunes utilizados en la fundición a la cera perdida incluyen acero inoxidable, acero al carbono, aluminio y bronce.

Durante el proceso de fundición, es importante asegurarse de que el metal fundido llene la cavidad del molde de manera uniforme y sin defectos. Esto requiere un control cuidadoso de la temperatura de vertido, la velocidad de vertido y la presión de vertido.

Paso 7: enfriamiento y solidificación

Una vez vertido el metal fundido en la cavidad del molde, se deja enfriar y solidificar. La velocidad de enfriamiento y el tiempo de solidificación dependen del tipo de metal que se va a fundir y del tamaño y complejidad de la pieza.

En general, se debe controlar la velocidad de enfriamiento para garantizar que el metal solidifique de manera uniforme y sin defectos. Esto se puede hacer mediante el uso de un sistema de refrigeración, como una camisa de agua o un ventilador de refrigeración.

Paso 8: eliminación del caparazón

Una vez que el metal se ha solidificado, el siguiente paso es retirar la cubierta cerámica de la pieza fundida. Este proceso generalmente se realiza rompiendo la cáscara con un martillo o una máquina vibratoria.

Una vez retirada la carcasa, se limpia la pieza fundida para eliminar cualquier partícula cerámica restante y mejorar el acabado de la superficie. Esto se puede hacer mediante chorro de arena, esmerilado o pulido.

Paso 9: Terminar

Una vez limpiada la pieza fundida, el paso final es realizar las operaciones de acabado necesarias, como mecanizado, tratamiento térmico y revestimiento de superficies.

El mecanizado se utiliza para eliminar cualquier exceso de material y lograr las dimensiones y el acabado superficial deseados. El tratamiento térmico se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas de la pieza fundida, como resistencia, dureza y tenacidad. El revestimiento de la superficie se utiliza para proteger la pieza fundida de la corrosión y mejorar su apariencia.

Conclusión

La fundición a la cera perdida es un proceso de fabricación complejo y preciso que requiere una cuidadosa atención al detalle en cada paso. Siguiendo los pasos clave descritos en esta publicación de blog, podemos producir piezas fundidas de alta calidad que cumplan con los requisitos de nuestros clientes.

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Referencias

• Campbell, J. (2003). Fundición. Butterworth-Heinemann.
• Flemings, MC (1974). Procesamiento de solidificación. McGraw-Hill.
• Pehlke, RD (1994). Principios de la fundición de metales. ASM Internacional.