Casting Patterns y Patronaje

Las fundiciones fabrican y utilizan patrones como modelos para objetos de metal fundido

La fundición es el proceso de verter metal líquido en un molde, donde se enfría y solidifica. El proceso de fundición puede producir de todo, desde piezas de arte hasta piezas de motor. La forma está determinada por la cavidad del molde, pero es necesario que algo le dé forma al molde; ahí es donde entra en juego el patrón.

Los patrones son un modelo para el objeto a moldear. Un patrón deja una impresión en el molde, se vierte metal líquido en el molde y el metal se solidifica en la forma del patrón original.

La creación de patrones no es tan simple como sugiere la definición. Además de dar forma a la cavidad del molde, un patrón debe proporcionar dimensiones precisas, tener medios para salir de la cavidad del molde sin romperlo, compensar la contracción y distorsión por solidificación, e incluir un sistema de alimentación de compuertas y elevadores para suministrar metal líquido al molde. Cualquier falla puede resultar en una fundición fallida.

Obtener todos esos factores correctamente requiere precisión y más de unos pocos cálculos. Cada patrón está cuidadosamente diseñado y construido.

Los patrones incluyen subsidios

El patronaje es el arte de diseñar patrones. Es la primera y más esencial parte del proceso de fundición.

La creación de patrones es mucho más que hacer una réplica exacta de la forma que desea moldear:el creador de patrones debe tener en cuenta el tipo de molde y las características del metal fundido. Estas concesiones están integradas en el patrón:

• Borrador

  El patrón debe retirarse de cada molde al que da forma sin romperlo ni distorsionarlo. El calado es un cono que facilita la eliminación del patrón. El ángulo exacto de la conicidad depende de la complejidad del patrón, el tipo de molde y el tipo de superficie.

• Merma de contracción

  Como todos los materiales, el metal se contrae cuando se enfría. Si el patrón se hiciera con las dimensiones exactas especificadas para el producto final, la fundición sería más pequeña de lo requerido. El margen de contracción compensa la cantidad que un metal se encogerá durante el enfriamiento. La asignación precisa depende del metal que se va a fundir.

• Permiso de distorsión

  Los patrones pueden distorsionarse intencionalmente para compensar la distorsión de enfriamiento esperada.

• Mecanizado de tolerancia

  Algunas fundiciones se acaban mecanizando. Los patrones para las piezas fundidas con acabado a máquina incluyen intencionalmente un exceso de material para compensar el material que se perderá en la etapa de acabado.

Todos los patrones necesitan un sistema de activación

Cada patrón incluye un sistema de compuerta que entrega metal líquido a la cavidad del molde. El sistema de compuerta también regula la velocidad a la que el metal ingresa al molde:demasiado rápido y el metal líquido turbulento puede erosionar el molde; demasiado lento, y puede enfriarse antes de llenar completamente la cavidad.

El sistema incluye varias partes interconectadas:

• Taza vertedora

  El metal líquido se vierte directamente en la taza/lavabo de vertido. Ayuda a separar la escoria del metal, reduce la turbulencia y ayuda a mantener el caudal correcto.

• Bebedero y bebedero

  El metal fluye desde la copa vertedora hacia el bebedero cónico, luego a través del corredor, que a su vez alimenta las compuertas.

• Puerta(s)

  El metal fluye a través de las compuertas para llenar la cavidad del molde. Las puertas pequeñas se usan para piezas fundidas que se solidifican lentamente, mientras que las puertas más grandes se usan para piezas fundidas que se solidifican rápidamente. Las puertas deben colocarse con cuidado para promover la solidificación direccional.

• Elevador

  El elevador es un depósito que evita la contracción de las cavidades. Para que una mazarota funcione correctamente, debe enfriarse más lentamente que la fundición.

Patrones cerrados incorpore el sistema de compuerta en el cuerpo del patrón principal. Alternativamente, el sistema de compuerta se puede agregar cortando a mano o con piezas de patrón separadas.

Hay diferentes tipos de patrones

Los patrones vienen en muchos materiales, como madera, metal, plástico y cera. El material del patrón se elige en función del volumen de fundición y el proceso utilizado. Los patrones de madera y metal generalmente se usan con la fundición en arena, mientras que la cera rara vez se usa para otra cosa que no sea la fundición de precisión.

Los patrones varían en complejidad, según el tamaño, la forma y la cantidad de moldes resultantes requeridos. Hay muchos tipos de patrones en uso en las fundiciones hoy en día; algunos de los más comunes incluyen los siguientes:

• Patrones sueltos

  Normalmente producidos en madera, estas son representaciones únicas de la fundición que se necesita producir, y se usan solo cuando se necesitan unas pocas piezas fundidas, ya que la productividad asociada con patrones más complejos probablemente no sea un problema. Cuando se moldea con patrones sueltos, el sistema de alimentación para la fundición (compuertas, contrahuellas, etc.) normalmente se corta a mano en la arena. Algunos patrones sueltos se pueden dividir en dos mitades para facilitar el moldeado.

• Patrones cerrados

  A menudo más complejos que los patrones sueltos, cerrados o “montados”, los patrones generalmente se montan para incorporar un sistema de apertura y funcionamiento junto con el patrón para facilitar la productividad (al eliminar el corte manual y otros pasos de moldeo) y mejorar la reproducibilidad de los moldes. , lo que mejora la calidad general de las piezas fundidas.

• Patrones de placas de fósforos

  Aunque estos patrones se producen comúnmente en madera, estos patrones también se moldean a menudo con las partes superior (superior) y de arrastre (inferior) del patrón montadas en lados opuestos de una placa para acelerar el proceso de moldeo. Los sistemas de compuertas normalmente también están integrados en la placa de coincidencia, junto con los dispositivos/accesorios que se usan para montar estos patrones en tipos especiales de máquinas de moldeo. Estos patrones generalmente se emplean cuando los grandes volúmenes de producción justifican el costo adicional y más alto de crear dichos patrones, y donde la consistencia de la producción es extremadamente importante.

• Troqueles de fundición de inversión

  Las impresiones a la cera perdida son los patrones reales que se utilizan para fabricar moldes en las fundiciones de microfusión. Pero, ¿de dónde vienen estas impresiones? Los troqueles de fundición de inversión se utilizan para producir los patrones de cera que eventualmente formarán los moldes de fundición a la cera perdida. Como cada patrón de cera se destruye en el proceso de fundición a la cera perdida, se necesita uno para cada fundición que se realiza, y estos patrones de cera se producen en matrices. Los troqueles suelen ser herramientas metálicas complejas con al menos dos partes, donde la cavidad interior se mecaniza para adoptar la forma del patrón de cera deseado. Se inyecta cera en estos troqueles y, después de enfriar, se separa el troquel y se extrae el patrón de cera de una pieza. Al igual que con el moldeo en arena, los núcleos metálicos y otras piezas se pueden ensamblar en estos moldes de inversión para formar cavidades interiores y otras partes complejas de la fundición deseada.