Fundición en arena

La fundición en arena, el proceso de moldeo más generalizado, utiliza moldes de arena desechables para formar piezas metálicas complejas que pueden fabricarse prácticamente con cualquier aleación. Puesto que el molde de arena se puede destruir para extraer la pieza, denominada pieza de fundición, en general, el moldeo en arena posee una tasa baja de producción. El proceso de fundición en arena involucra el uso de hornos, metales, patrones y moldes de arena. El metal se funde en el horno y luego se vierte en la cavidad del molde de arena formado mediante el molde. El molde de arena se separa a lo largo de la línea de unión y se puede extraer la pieza solidificada.

ill sand casting

Fundición en arena en general

La fundición en arena se utiliza para producir una amplia variedad de componentes de metal con geometrías complejas. Estas piezas pueden variar enormemente en tamaño y peso, desde un par de onzas hasta varias toneladas. Algunas piezas pequeñas de fundición en arena incluyen engranajes, poleas, cigüeñales, bielas y hélices. Las aplicaciones de mayor magnitud incluyen bastidores para equipos grandes y bases para maquinaria pesada. La fundición en arena también se usa frecuentemente en la producción de componentes automotrices como bloques de motor, colectores de gases de escape, cabezales de cilindro y cajas de transmisión.

 

Capacidad Típica Factible
Formas: De paredes muy finas: Compleja
Sólida: Cilíndrica
Sólida: Cúbica
Sólida: Compleja
Plana
De paredes muy finas: Cilíndrica
De paredes muy finas: Cúbica
Tamaño de la pieza: Peso: 1 oz – 450 ton
Materiales: Metales, acero aleado, acero al carbono, hierro fundido, acero inoxidable, aluminio,
cobre, magnesio y níquel
Plomo, estaño, titanio y zinc
Acabado de superficie – Ra: 300 – 600 μin 125 – 2000 μin
Tolerancia: ± 0,03 pulgadas ± 0,015 pulgadas
Espesor máximo de pared: 0,125 – 5 pulgadas 0,09 – 40 pulgadas
Cantidad: 1 – 1000 1 – 1.000.000
Tiempo de elaboración: Días Horas
Ventajas: ·       Puede producir piezas de gran tamaño

·       Puede realizar formas complejas

·       Muchas opciones de materiales

·       Costos bajos de utillaje y equipo

·       La chatarra se puede reciclar

·       Posibilidad de un corto tiempo de elaboración

Desventajas: ·       Baja resistencia del material

·       Posibilidad de alta porosidad

·       Baja tolerancia y acabado de superficie

·       A menudo se requiere la mecanización secundaria

·       Baja tasa de producción

·       Alto costo de mano de obra

Aplicaciones: Bloques y cigüeñales de motor, bases para maquinaria, engranajes y poleas

 

Ciclo del proceso

The process cycle for sand casting consists of six main stages, which are explained below.
bricación del molde– La primera etapa del proceso de fundición en arena consiste en la construcción del molde para la fundición. Por tratarse de un proceso de molde desechable, esta etapa debe realizarse en cada fundición. El molde de arena se construye mediante el vertimiento y compactado de arena en cada mitad del molde. La arena se compacta alrededor del modelo, que es una réplica de la forma externa de la pieza de fundición. Cuando se retira el modelo, la cavidad donde ser formará la pieza de fundición permanece. Cualquier característica de la pieza de fundición que no pueda ser creada en el modelo se forma en núcleos separados que se fabrican en arena antes de la creación del molde. El tiempo de creación del molde incluye el posicionamiento del molde, la compactación de la arena y la extracción del modelo. El tiempo de creación del molde depende del tamaño de la pieza, la cantidad de núcleos y el tipo de molde de arena. Si el tipo de molde requiere tiempo de calentamiento u horneado, el periodo de creación del molde aumenta sustancialmente. Además, generalmente se aplica lubricación a las superficies de la cavidad del molde para facilitar la extracción de la pieza de fundición. El uso de lubricantes también mejora el flujo del metal y puede mejorar el acabado de la superficie de la pieza de fundición. El lubricante utilizado se selecciona con base en la temperatura de la arena y del metal fundido.

Sujeción– Una vez que el molde se ha creado, este se debe preparar para el vertimiento del metal fundido. La superficie de la cavidad del molde se lubrica en primer lugar para facilitar la extracción de la pieza de fundición. Luego se colocan en su sitio los corazones, se unen las mitades del molde y se sujetan. Es fundamental que las mitades del molde permanezcan firmemente cerradas para evitar cualquier pérdida de material.

Vaciado– TEl metal fundido se mantiene en un horno a una temperatura establecida. Después de sujetar el molde, se vacía en el molde el metal fundido mediante un cucharón desde su recipiente de contención en el horno. El vaciado se puede efectuar manualmente o mediante un mecanismo automático. Se debe vaciar suficiente metal fundido hasta llenar la cavidad completa y todas las canaletas del molde. El tiempo de llenado es muy corto a fin de prevenir la solidificación prematura de alguna parte del metal.

Enfriamiento – El metal fundido que se ha vaciado en el molde empezará a enfriarse y a solidificarse cuando penetre en la cavidad. Una vez que se llene la cavidad y se solidifique el metal fundido, se tendrá la forma final de la pieza de fundición. No se puede abrir el molde hasta que haya terminado el periodo de enfriamiento. El periodo de enfriamiento ideal se puede calcular con base en el espesor de la pared de la pieza de fundición y la temperatura del metal. Muchos de los posibles defectos pueden ser consecuencia del proceso de solidificación. Si parte del metal fundido se enfría demasiado rápido, la pieza puede presentar encogimiento, grietas o secciones incompletas. Se deben tomar medidas preventivas en el diseño de la pieza y del molde.

Extracción – Después de transcurrido el tiempo predeterminado de solidificación, el molde de arena puede simplemente romperse y extraer la pieza de fundición. Esta etapa a veces conocida como sacudida o desmoldeo, se realiza generalmente con una máquina vibradora que agita la arena y rompe el molde. Después de su extracción, la pieza de fundición posiblemente tendrá algo de arena y capas de óxido adheridas a la superficie. A veces se utiliza el granallado para retirar los restos de arena, especialmente de superficies internas y para reducir la rugosidad de la superficie.

Recorte – Durante el enfriamiento, el material en las canaletas del molde se solidifica unido a la pieza. Este material sobrante debe recortarse de la pieza de fundición bien sea de forma manual por medio del corte o aserrado o con la ayuda de una prensa de corte. El tiempo necesario para recortar el material sobrante se puede calcular por el tamaño de la cubierta de la pieza de fundición. Una pieza de mayor tamaño necesitará un tiempo mayor de recorte. El material sobrante de este recorte se puede desechar o volver a utilizar en el proceso de fundición en arena. Sin embargo, el material de desecho puede requerir un reacondicionamiento de la composición química antes de poder combinarlo con material no reciclado y volver a utilizarlo.