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Proceso de fundición de inversión
- May 22, 2018 -

Las fundiciones se pueden hacer a partir de un modelo de cera original (el método directo) o de réplicas de cera de un patrón original que no necesita ser hecho de cera (el método indirecto). Los siguientes pasos describen el proceso indirecto, que puede tardar de dos a siete días en completarse.

  1. Produzca un patrón maestro: un artista o fabricante de moldes crea un patrón original de cera , arcilla , madera , plástico u otro material. En los últimos años, la producción de patrones que utilizan la impresión 3D se ha popularizado utilizando filamento de PLA estándar o filamento de cera de fundición hecho a medida, en cuyo caso se pasa directamente al paso 5.

  2. Crear un molde: un molde , conocido como matriz maestra, está hecho para ajustarse al patrón maestro. Si el patrón maestro fue hecho de acero, el molde maestro se puede moldear directamente del patrón usando metal con un punto de fusión más bajo. Los moldes de goma también se pueden moldear directamente desde el patrón maestro. Alternativamente, una matriz maestra se puede mecanizar de forma independiente, sin crear un patrón maestro.

  3. Produzca patrones de cera: aunque se los llame patrones de cera, los materiales de patrones también pueden incluir plástico y mercurio congelado . Los patrones de cera se pueden producir de una de dos maneras. En un proceso, la cera se vierte en el molde y se agita hasta que un revestimiento uniforme, generalmente de aproximadamente 3 mm (0,12 pulgadas) de espesor, cubre la superficie interna del molde. Esto se repite hasta que se alcanza el grosor del patrón deseado. Otro método consiste en llenar todo el molde con cera fundida y dejar que se enfríe como un objeto sólido.
    Si se requiere un núcleo, hay dos opciones: cera soluble o cerámica. Los núcleos de cera solubles están diseñados para fundir el recubrimiento de revestimiento con el resto del patrón de cera; los núcleos de cerámica se eliminan después de que el producto se haya endurecido.

  4. Montar patrones de cera: se pueden crear y ensamblar múltiples patrones de cera en un patrón grande para ser moldeados en un lote de vertido. En esta situación, los patrones se unen a un bebedero de cera para crear un patrón de grupo o árbol. Para unir patrones, se usa una herramienta de calentamiento para fundir ligeramente las superficies de cera designadas, que luego se presionan una contra la otra y se dejan enfriar y endurecer. Se pueden ensamblar hasta cientos de patrones en un árbol. Los patrones de cera también se pueden perseguir, lo que significa que las líneas de partición o los tapajuntas se borran usando la herramienta de metal calentada. Finalmente, los patrones se visten (eliminando imperfecciones) para que parezcan piezas terminadas.

  5. Aplique los materiales de inversión: el molde de cerámica, conocido como la inversión, se produce repitiendo una serie de pasos (recubrimiento, estucado y endurecimiento) hasta lograr el espesor deseado. El recubrimiento implica sumergir un grupo de patrones en una suspensión de material refractario fino y luego drenar para crear un revestimiento de superficie uniforme. Los materiales finos se utilizan en este primer paso, también llamado capa principal, para preservar detalles finos del molde. El estucado aplica partículas cerámicas gruesas sumergiendo patrones en un lecho fluidizado , colocándolo en una lijadora de lluvia o aplicando materiales a mano. El endurecimiento permite que los recubrimientos curen. Estos pasos se repiten hasta que la inversión alcance su espesor requerido, generalmente de 5 a 15 mm (0.2 a 0.6 in). Los moldes de inversión se dejan secar por completo, lo que puede llevar de 16 a 48 horas. El secado puede acelerarse aplicando un vacío o minimizando la humedad ambiental. Los moldes de inversión también se pueden crear colocando los grupos de patrones en un matraz y luego vertiendo material de inversión líquido desde arriba. El matraz se hace vibrar para permitir que escape el aire atrapado y ayudar a que el material de inversión llene cualquier vacío pequeño. Los materiales refractarios comunes utilizados para crear las inversiones son: sílice, zirconio, varios silicatos de aluminio y alúmina. La sílice generalmente se usa en forma de sílice fundida , pero a veces se usa cuarzo porque es menos costoso. Los silicatos de aluminio son una mezcla de alúmina y sílice, donde las mezclas comúnmente usadas tienen un contenido de alúmina de 42 a 72%; a 72% de alúmina, el compuesto se conoce como mullita . Durante la (s) capa (s) primaria (s), los refractarios a base de circón se usan comúnmente, porque es menos probable que el circonio reaccione con el metal fundido. Antes de la sílice, se utilizó una mezcla de yeso y moldes viejos molidos ( chamota ). Los aglutinantes utilizados para mantener el material refractario en su lugar incluyen: silicato de etilo (basado en alcohol y químicamente), sílice coloidal (a base de agua, también conocido como sol de sílice, fraguado por secado), silicato de sodio y un híbrido de estos controlados para pH y viscosidad .

  6. Dewax: una vez que los moldes de cerámica se han curado por completo, se ponen boca abajo y se colocan en un horno o autoclave para derretir y / o vaporizar la cera. La mayoría de las fallas de la carcasa ocurren en este punto porque las ceras utilizadas tienen un coeficiente de expansión térmica que es mucho mayor que el material de inversión que lo rodea: a medida que la cera se calienta, se expande e introduce tensión. Para minimizar estas tensiones, la cera se calienta lo más rápido posible, de modo que las superficies exteriores de cera puedan derretirse y drenar rápidamente, dejando espacio para que el resto de la cera se expanda. En ciertas situaciones, se pueden taladrar orificios en el molde antes de calentar para ayudar a reducir estas tensiones. Cualquier cera que se sale del molde generalmente se recupera y se reutiliza.

  7. Precalentamiento de la quemadura: El molde se somete a una quemadura, que calienta el molde entre 870 ° C y 1095 ° C para eliminar la humedad y la cera residual, y para sinterizar el molde. Algunas veces este calentamiento también se usa para precalentar el molde antes de verterlo, pero otras veces el molde se deja enfriar para que pueda ser probado. El precalentamiento permite que el metal permanezca líquido por más tiempo para que pueda llenar mejor todos los detalles del molde y aumentar la precisión dimensional. Si el molde se deja enfriar, cualquier grieta que se encuentre puede repararse con lechada de cerámica o cementos especiales.

  8. Vertido: El molde de inversión se coloca con el lado abierto hacia arriba en una bañera llena de arena. El metal puede ser vertido o forzado por gravedad aplicando presión de aire positiva u otras fuerzas. La colada al vacío , la colada por inclinación , la colada asistida por presión y la colada centrífuga son métodos que utilizan fuerzas adicionales y son especialmente útiles cuando los moldes contienen secciones delgadas que de otro modo serían difíciles de llenar.

  9. Desincrustación: El caparazón se martillea, se chorrea , se vibra , se chorrea agua o se disuelve químicamente (a veces con nitrógeno líquido ) para liberar la pieza fundida. El bebedero se corta y se recicla. El molde puede limpiarse para eliminar los signos del proceso de fundición, generalmente mediante molienda .

  • La carcasa de inversión para fundir un rotor de turbocompresor

  • Una vista de la inversión interior muestra el acabado liso de la superficie y el alto nivel de detalle

  • La pieza de trabajo completa


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