Fundición en arena frente a fundición en molde de cáscara

La fundición en arena es una forma económica de producir piezas en una variedad de metales. La fundición en molde de carcasa puede ser un proceso alternativo a considerar dadas las necesidades específicas de diseño de piezas. Esta publicación de blog presenta el proceso de fundición con molde de cáscara y lo compara con la fundición en arena para que los lectores puedan comprender sus respectivas fortalezas y limitaciones.

Conceptos básicos de fundición de moldes de cáscara

Todos los procesos de fundición necesitan un patrón para la forma de la pieza que se va a fundir, y el moldeo por concha no es una excepción. Al igual que con la fundición en arena, la fundición por inversión y otros procesos de fundición, el patrón se utiliza para crear la cavidad en la que se vierte el metal líquido.

En el moldeo en cáscara, una herramienta de patrón de metal se recubre con una capa de arena. Este contiene una resina que se derrite cuando se calienta y se enfría para formar una capa delgada (típicamente 1/4 – 3 /8” de espesor) alrededor del patrón. La fusión se logra calentando el patrón antes de cubrirlo con arena y luego calentando la carcasa para curar completamente la resina.

El caparazón está hecho en dos mitades para que pueda soltarse del patrón. Después de que cada media concha (a veces llamada "galleta") se separa del patrón, las dos conchas se unen, formando la cavidad en el espacio entre ellas. Luego, la carcasa ensamblada se coloca en un matraz donde se apoya con material granular como arena o perdigones.

El caparazón está lleno de metal líquido que se deja enfriar. Una vez sólida, la cáscara se saca del matraz y se rompe para liberar la parte de metal fundido. Una limitación es que, si bien no es imposible agregar núcleos para formar regiones huecas, es difícil hacerlo.

Dos tipos de arena

La fundición en molde Shell utiliza una arena diferente a la utilizada en la fundición en arena verde, y esto es lo que le da al proceso sus ventajas. En la fundición de arena, la arena "verde" (verde significa que no está seca y no tiene el color) se mantiene unida por un aglutinante de arcilla, generalmente bentonita.

La arena de sílice que se usa para moldear cáscaras es más fina que la que se usa para moldear en arena. La American Foundry Society utiliza un "número de finura" para caracterizar el tamaño de grano promedio donde un número más alto indica granos más pequeños. La arena verde es típicamente de 60 a 80 en esta escala, mientras que la arena de moldeo de concha es de 100 o más. Además, en lugar de usar un aglutinante de arcilla, la arena recibe una fina capa de resina fenólica que es lo que se derrite para formar la cáscara.

Consecuencias de la arena de grano fino

La arena de grano fino se empaqueta más apretadamente que la arena verde, lo que reduce la permeabilidad al gas. La fundición en arena requiere un grado de permeabilidad para dejar salir la humedad, en forma de vapor de agua. Sin embargo, esto no es un problema en el moldeo de carcasas porque la carcasa se seca y se calienta antes de verter el metal.

Los principales beneficios de la arena más fina son que se adapta mejor para encontrar las características de la superficie en el patrón y proporciona una superficie más suave para el metal.

Para una reproducción aún mejor de los detalles de la superficie y un acabado más suave, una fundición puede usar arena de circón. Esto puede tener un número de finura de hasta 150. También tiene un coeficiente de expansión térmica más bajo que permite la aplicación de tolerancias más estrictas.

Cómo beneficia el moldeado de carcasa a las piezas fundidas

El acabado superficial superior y la reproducción de detalles finos son dos de las principales fortalezas de este proceso. Además, la moldura de carcasa requiere ángulos de inclinación mínimos para liberar el patrón de la carcasa.

Mientras que el moldeo en arena normalmente necesita 2° - 3° de inclinación, el proceso de moldeo en cáscara se sale con 1°, y en paredes verticales cortas es posible tener cero. Esto permite la aplicación de tolerancias de mecanizado más pequeñas, lo que ahorra tiempo y dinero en las operaciones de acabado.

Fundición en arena y fundición en molde de cáscara comparada

Fundición en arena:

• Trabajos para metales ferrosos y no ferrosos
• Puede producir piezas que pesan desde onzas hasta cientos de libras
• No se pueden reproducir los detalles finos de la superficie del patrón
• Tiene baja precisión geométrica
• Deja un acabado superficial rugoso
• Requiere grandes tolerancias de mecanizado
• Es un proceso económico

En comparación, el moldeado de carcasa:

• Trabajos para metales ferrosos y no ferrosos
• Está limitado a piezas que pesan menos de 30 libras
• No es adecuado para piezas que necesitan núcleos
• Reproduce finos detalles de la superficie
• Puede mantener tolerancias estrictas
• Deja un acabado de superficie suave

Más información

En términos de capacidades y costos, la fundición de moldes de cáscara se encuentra entre la fundición de arena y la fundición de inversión. Es más complejo que la fundición en arena y puede producir piezas más complejas, pero sin la sofisticación y la complejidad de un proceso de patrón de cera.

Impro fabrica piezas aeroespaciales de aluminio mediante moldeo de carcasa cuando tiene sentido. Si desea descubrir si el proceso es adecuado para sus piezas, comuníquese con nosotros. Nuestros especialistas en casting estarán encantados de ayudarle.