Fundición en arena de su producto

Ver el proceso de fundición en arena verde

Aunque hay muchos tipos de fundición de metal, la fundición en arena es, con mucho, el tipo más utilizado.

El proceso suena engañosamente simple. Una réplica del artículo de metal deseado se empuja en arena de fundición, donde crea un "negativo" hueco del objeto. Ese vacío se llena con metal fundido, capturando sus detalles. Cuando el vacío se enfría, el objeto de metal se saca de la arena, con el diseño original capturado fielmente.

Cualquiera que haya construido un castillo de arena complejo o una escultura de arena tiene cierta experiencia en cómo la arena puede ser buena para capturar diseños pequeños. Además de ser flexible, la arena es económica y resistente en las condiciones de alta temperatura necesarias para la fundición de metales.

La premisa básica de la fundición en arena

La fundición en arena se puede realizar en cualquier espacio de tierra que mantenga su forma alrededor del metal fundido. En este video, se vierte aluminio líquido en un hormiguero abandonado. Una vez que el metal se enfría, se desentierra y se limpia, y la fundición resultante ha capturado la forma del hábitat.

Artista crea escultura echando arena en un hormiguero vacío

Cuando las hormigas construyeron su nido, confiaban en las mismas cualidades que las echadoras de arena:los granos de tierra bien compactados pueden crear una estructura resistente al colapso. En este caso, el hábitat mantiene su forma incluso cuando se introduce aluminio fundido.

Fundición en arena:un oficio especializado

Por supuesto, las hormigas de fuego no crean espacios teniendo en cuenta el reparto. Durante la fundición en arena "en la naturaleza", habrá problemas con el escape de gases del molde, la permeabilidad de todas las partes del hábitat y la velocidad de enfriamiento en cada cámara. Las áreas del metal pueden debilitarse debido a las diferentes tasas de enfriamiento, lo cual es irrelevante para una obra de arte interesante y atractiva que no soportará una carga.

Sin embargo, la estructura y la debilidad del metal son relevantes para las fundiciones industriales que se enfrentarán a la tensión mecánica, como las piezas del motor y los elementos de construcción. Es el manejo de estos aspectos de la metalurgia lo que hace que la fundición en arena dependa de técnicas precisas y experiencia.

Para comenzar el proceso de moldeo en arena, la arena de fundición se prepara en mullers , que mezclan la arena, el aglutinante y el agua. Los aireadores se utilizan para aflojar la arena y facilitar el moldeado. Se pueden usar cortadores de arena, que funcionan sobre un montón en el piso de la fundición, en lugar de molinillos. La entrega de la arena al piso de moldeo se puede realizar por medio de volquetes o camiones pala o por cintas transportadoras.

En el piso de moldeo, la arena se forma en moldes; los moldes pueden colocarse en el suelo o transportarse mediante cintas transportadoras a una estación de vertido. Después del vertido, las coladas se retiran de los matraces. La arena adherida se elimina mediante una estación de desmoldeo. La arena usada se devuelve a los contenedores de almacenamiento mediante una cinta transportadora u otros medios.

Hay una gran variedad de equipos y métodos disponibles para la fundición. Estos van desde dispositivos simples que ahorran trabajo para los trabajadores de la fundición hasta unidades completamente mecanizadas que hacen de todo, desde moldear hasta desmoldar. El nivel de automatización que utiliza una fundición se basa en la economía de la línea de producción. Una empresa que produce miles de piezas similares, como un fabricante de automóviles, puede usar más automatización que una fundición de "trabajo" que hace tiradas más pequeñas de piezas muy diferentes.

Ya sea que estén automatizadas o no, las fundiciones utilizan los mismos tipos de herramientas en la producción de fundición en arena. Un frasco  es un marco rígido utilizado para sostener la arena que forma un molde. Los matraces generalmente constan de dos partes:la sección superior, llamada copa , y la sección inferior, el arrastrar . Cuando se utilizan más de dos partes, las secciones intermedias se denominan mejillas . En muchas fundiciones, este matraz se coloca en un "tablero inferior". Este tablero se usa para que, cuando se retira la mufla, el molde aún se pueda mover para quitar el patrón, verter y otros pasos importantes.

Las fundiciones usan tres versiones de matraces:herméticos, a presión y deslizantes. Frascos herméticos permanecer en su lugar mientras el molde se llena de metal. Botellas a presión se articulan en una esquina y se bloquean en la esquina diagonal opuesta. Los moldeadores desenganchan y retiran estos frascos después de cerrar el molde. Frascos deslizantes son de construcción sólida y se estrechan de arriba a abajo en los cuatro lados:se deslizan fácilmente fuera de un molde de arena cerrado. Las muflas a presión o deslizantes permiten al moldeador hacer muchos moldes con una mufla.

Antes de verter los moldes de matraces a presión o deslizantes, se coloca una cubierta de vertido de madera o metal alrededor del molde y se coloca un peso en la parte superior para evitar que se levante la capa. Las secciones de frente y arrastre de todas las muflas se mantienen en la alineación adecuada mediante pasadores y guías de muflas.

Los matraces pueden llenarse con arena con palas manuales, alimentación por gravedad desde tolvas elevadas, cargadas por una correa continua desde un contenedor o llenados herméticamente con lanzadores de arena mecánicos. Los moldes muy grandes se pueden llenar con una grúa puente equipada con una cuchara de agarre.

Empujar a mano es el método más simple de compactación de arena. Para aumentar la velocidad, se utilizan apisonadores neumáticos. El método es lento porque la arena se apisona en capas y es difícil lograr una densidad uniforme. Se obtienen resultados más uniformes y tasas de producción más altas con máquinas exprimidoras . Los exprimidores manuales se limitaban a moldes pequeños y ahora están obsoletos. Máquinas neumáticas funcionan para moldes más grandes y también son mucho más rápidos. Las máquinas de moldeo por compresión producen la mayor densidad de arena en la parte superior de la mufla y la más suave cerca de la línea de separación del patrón.

En máquinas de moldeo por sacudidas , el patrón se coloca en una placa unida a la parte superior de un cilindro de aire. Después de levantar la mesa, se abre un puerto de liberación rápida y el pistón, la placa y el molde caen libremente contra la parte superior del cilindro o las almohadillas de impacto. El impacto empaqueta la arena. Las densidades producidas por esta máquina son mayores junto a la línea divisoria del patrón y más suaves cerca de la parte superior de la mufla. Como unidad separada, se utiliza principalmente para trabajos medianos y grandes. Cuando se utilizan máquinas de sacudida simple en trabajos grandes, es habitual golpear la parte superior de la mufla manualmente con un martillo neumático.

Máquinas exprimidoras de sacudidas utilice los procedimientos de sacudida y compresión. La placa está montada sobre dos cilindros de aire:un cilindro pequeño para sacudir y uno grande para apretar el molde. Estos son ampliamente utilizados para trabajos pequeños y medianos, con placa de fósforos o patrones cerrados.

A veces, los dispositivos de pelado de patrones se pueden incorporar con máquinas de sacudir o exprimir. Estas máquinas eliminan el patrón del molde automáticamente. La eliminación del patrón también se puede lograr mediante el uso de máquinas de sacudir, sacudir, estirar o sacudir, apretar, girar y estirar. Estas máquinas hacen vibrar el molde para permitir que el patrón se retire más fácilmente:la energía cinética de la vibración se mueve de manera diferente a través de la arena que a través del metal y ayuda a separar los componentes. Las máquinas de estirado rotatorio dan la vuelta al molde para que el patrón se caiga más fácilmente. Las máquinas basculantes inclinan el molde pero no llegan tan lejos.

El hondero de arena es el tipo de apisonadora de mayor aplicación. Consiste en una bomba giratoria llamada impulsor que se asienta en el extremo de un brazo de doble articulación. Este brazo tiene transportadores montados sobre él que alimentan arena al impulsor. El impulsor gira a alta velocidad y le da a la arena la velocidad para embestir firmemente en el molde al impactar. El cabezal de la máquina puede dirigirse a todas las partes del matraz. Esto puede hacerse manualmente en máquinas más grandes o controlarse automáticamente en líneas de producción de alta velocidad para moldes más pequeños.

Vibradores se utilizan en todas las máquinas de dibujo de patrones. Estos liberan el patrón del agarre de la arena antes de retirarlo. Su uso reduce al mínimo el daño del molde cuando se extrae el patrón y tiene la ventaja adicional de producir piezas fundidas de tamaño más uniforme. Los vibradores generalmente funcionan con aire.

Las fundiciones pequeñas se pueden verter mediante el uso de métodos de moldeo por apilamiento. En este caso, cada matraz tiene una cavidad de arrastre moldeada en su superficie superior y una cavidad de tapa en su superficie inferior. Estos se apilan uno sobre otro hasta una altura adecuada y se vierten desde un bebedero común.

La metalurgia y el movimiento maker

Los primeros metalúrgicos fundieron bronce y latón en pequeñas operaciones de unos pocos artesanos. Luego, durante el largo período de la Edad del Hierro, y continuando con la Revolución Industrial, las fundiciones se convirtieron en grandes operaciones especializadas en manejar las temperaturas extraordinariamente altas necesarias para hacer fundiciones de acero y hierro y mantenerse al día con las demandas de producción de una economía en crecimiento. Recientemente, ha habido un movimiento para recuperar las habilidades tradicionales de fabricación. Los aficionados con fundiciones caseras usan metales con temperaturas de fusión más bajas que el hierro y el acero debido a preocupaciones de seguridad y complejidad, pero muchos de los pasos que toman son los mismos. Ver cómo se une el proceso puede desmitificar el trabajo de fundición.

El creador de YouTube, The King of Random, demuestra la fundición de aluminio en este breve video de su Mini Metal Foundry en casa. Para la mayoría de sus fundiciones, utiliza un método de "fundición de espuma", una forma de fundición de inversión en la que una forma de poliestireno se entierra en la arena suelta del patio de recreo. En el minuto 6:42, muestra cómo la fundición en arena verde produce un mejor acabado superficial. El contenedor de madera que está usando forma un "frasco hermético".

King of Random demuestra la fundición con su fundición de metal casera.

Uno de los aspectos importantes de este video es el enfoque en la seguridad. Vemos cómo puede ocurrir el desconchado cuando se vierte metal caliente sobre el concreto:un accidente increíblemente peligroso que es la razón por la cual muchas fundiciones están diseñadas con pisos de tierra. La fundición de metales es interesante y divertida, pero el riesgo de lesiones graves es alto.

Fundición en arena:una tradición innovadora

Las fundiciones han estado fabricando objetos de metal durante milenios, y durante ese tiempo, la premisa básica de la fundición en arena se ha mantenido igual:verter metal en un vacío hecho de granos de arena bien compactados. Los objetos moldeados en arena son omnipresentes en la era industrial:una parte importante de la mayoría de las máquinas industriales, motores y muchos accesorios arquitectónicos. Sin embargo, la industria ha estado innovando para ayudar a aumentar la seguridad, el tamaño, la consistencia y la velocidad, y esta forma de fabricación sustenta la innovación de los inventores y diseñadores que crean las tecnologías del mañana. La fundición en arena es entonces un interesante conjunto de paradojas. Es un proceso que parece simple pero requiere complejidad y destreza para perfeccionarlo. Es a la vez una de las habilidades más tradicionales y un sitio de innovación constante y continua. No es de extrañar que hoy en día el trabajo de la fundición esté siendo redescubierto por aficionados y curiosos que buscan entender la historia de los objetos que usamos todos los días.

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