Fundición a la cera perdida (investment casting): un proceso de fabricación atemporal

La fundición a la cera perdida (investment casting) es un proceso industrial común usado durante miles de años. Sus raíces están en el antiguo Egipto y China. En la antigüedad, la cera de abejas era el material elegido, pero ahora se usan ceras más avanzadas y aleaciones. Aunque la fundición a la cera perdida produce solo una pieza por molde, es altamente precisa, versátil y repetible. Aquí proporcionamos una visión detallada de qué es la fundición a la cera perdida.

Capaz de crear formas y piezas complejas, el proceso implica crear un modelo de cera que se sumerge en una lechada cerámica. El proceso debe su nombre a este paso, ya que el modelo se «invierte» en la lechada, que luego forma un molde endurecido. Una vez que el cerámico refractario se endurece, se voltea y se expone al calor; la cera se drena creando una carcasa en la que se vierte metal fundido. Cuando el metal se enfría, el molde cerámico se rompe.

Dado que el modelo de cera se funde o pierde en el proceso, la técnica a menudo se denomina «fundición a la cera perdida» (lost-wax casting).

El Proceso de Fundición a la Cera Perdida

Usada para joyería, palas de turbina y piezas industriales como engranajes, trinquetes y levas, la fundición a la cera perdida implica estos pasos básicos:

1. Creación del modelo de cera: La cera se forma en la forma de la pieza. A menudo es el material elegido porque se funde fácilmente y es reutilizable. Se crea un molde o matriz maestra para fabricar modelos de cera y puede tener núcleos para formar características internas. Para producir múltiples piezas a la vez, una barra de cera (o canal) puede conectar los moldes y permitir que el material fundido alcance muchas piezas simultáneamente. Los canales y moldes crean un sistema de alimentación central tipo árbol.
2. Creación del molde: El modelo de cera, canales y coladas (donde luego se vierte el metal fundido) se sumergen en una lechada cerámica refractaria típicamente de partículas finas de sílice, agua y aglutinantes. La capa de lechada que cubre la pieza se convierte en el molde. Sumergido varias veces, el conjunto se recubre con una capa de material de hasta 10 mm de espesor y luego se seca. La pieza se coloca boca abajo y se calienta para fundir la cera, que se vacía formando una carcasa hueca.
3. Vertido: El molde se precalienta a temperatura muy alta (hasta 2000 °F) para mejorar el flujo y evitar daño al molde. El metal fundido se vierte en el sistema de alimentación para llenar la cavidad. La gravedad suele ser suficiente, pero puede aplicarse vacío o presión según la aplicación. Al enfriarse, el cerámico y el metal se contraen, mejorando la precisión. El tiempo de enfriamiento depende del material y su espesor.
4. Rotura del molde: El molde debe romperse con cuidado para no dañar la pieza fundida. Puede hacerse manualmente con herramientas o con chorros de agua. Las fundiciones individuales pueden separarse del sistema de alimentación con corte, sierra y herramientas de impacto. A veces se retiran mediante quemado o nitrógeno líquido (rotura en frío) antes de limpiar y acabar.
5. Acabado: Chorro de arena, rectificado, soldadura u otros tratamientos térmicos pueden aplicarse para eliminar impurezas, enderezar la pieza o suavizar superficies. Prensas hidráulicas pueden usarse para enderezar. El mecanizado secundario añade tiempo y puede no ser adecuado para pedidos de alto volumen. En general, crear un modelo de cera hasta completar la fundición toma unos siete días, gran parte en formar/secar el molde cerámico.

Tecnologías de Impresión 3D

Los modelos basados en resina ahora pueden hacerse mediante impresión 3D. Estereolitografía (SLA) y procesamiento digital de luz (DLP) son comúnmente usadas. Estas tecnologías simplifican la fundición a la cera perdida sustituyendo pasos tradicionales como creación de molde y producción de modelo de cera.

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