¿Qué es la fundición en arena? | Pasos de fundición en arena | Ventajas

¿Qué es la fundición en arena?

En fundición en arena , el metal fundido se vierte en una cavidad de molde de arena fungible por gravedad o fuerza, donde se solidifica para formar la pieza con forma de cavidad. Un objeto 3D formado por este proceso también se denomina fundición. Las fundiciones de arena más comunes incluyen bloques de motor y culatas.

Es la fundición de metales más utilizada proceso de fabricación que representa un porcentaje significativo del total fundido en peso. Durante el proceso de fundición en arena, el material se calienta a la temperatura correcta para fundirse y, a veces, se trata para modificar la composición química y lograr las propiedades requeridas del material. Luego, el metal fundido se vierte en un molde que tiene la cavidad de la forma deseada para enfriarse y solidificarse.

Para producir fundiciones en arena de la mejor calidad al menor costo posible, los diseñadores deben prestar especial atención a varios requisitos del proceso y comprender las limitaciones de la fundición en arena. Hay 8 elementos clave de la fundición en arena, a saber, ángulo de desmoldeo, línea de separación, muescas y núcleos, secciones transversales, espesor de pared, esquinas y ángulos, diseño de unión, margen de fundición que deben tenerse en cuenta para evitar las trampas comunes. que enfrentan los ingenieros mecánicos durante el proceso de fundición en arena.

Los defectos o desventajas serán un problema solo si afectan la funcionalidad de la pieza. Por lo tanto, la selección de un proceso de fabricación adecuado es vital para satisfacer el requisito funcional de la pieza.

Características de la fundición en arena

Fundición en arena es el más versátil entre los métodos de fabricación y ofrece a los ingenieros la libertad de diseñar piezas complejas a partir de una cantidad ilimitada de metales y aleaciones.

• Más del 70 % de todas las fundiciones de metal se producen a través de este proceso
• La fundición en arena se puede producir en una amplia gama de tamaños, desde estatuas pequeñas hasta piezas que pesan más de 100 toneladas
• Las piezas muy complejas se pueden producir fácilmente y en una sola pieza
• Baja precisión dimensional
• Mal acabado superficial
• Altamente adaptable y podría usarse para manejar la producción en masa

¿Cómo funciona el proceso de fundición en arena?

Elementos del sistema de gating

Uno de los procesos de fundición de metales más comunes es la fundición en arena, y su molde está hecho de dos mitades. Dos mitades están contenidas dentro de una caja llamada matraz, la mitad superior se llama capa y la mitad inferior se llama arrastre. Como se muestra en la imagen a continuación, el matraz también se divide en dos mitades. La línea que separa las dos mitades se llama línea de separación.

Pasos de fundición en arena

Los siguientes son los siete pasos principales del ciclo de fundición en arena

1. Paso i de creación de patrones n que se haga una réplica del objeto que se va a moldear de un material adecuado. El patrón generalmente está sobredimensionado para permitir la contracción del metal durante la fase de enfriamiento
2. En el paso de fabricación de moldes, se forma un molde de arena al empacar arena en el molde alrededor del patrón. El molde de arena se divide en dos mitades, la mitad superior se llama "Cope" y la parte inferior se llama "Arrastrar". Cuando se retira el patrón de la cavidad, se forman restos para verter el metal fundido. El molde tendrá otras características como el bebedero, los canales, la compuerta, la copa de vertido, el elevador, etc., que se analizan en detalle más adelante.
3. La sujeción El paso involucra las dos mitades del molde Cope y Drag firmemente sujetas juntas, listas para verter metal.
4. Verter el metal fundido se mantiene a una temperatura establecida. El metal fundido se vierte rápidamente para evitar la solidificación temprana y
5. El metal fundido vertido comenzará a enfriarse y solidificar una vez dentro de la cavidad. La mayoría de los posibles defectos de fundición en arena se introducen en esta etapa de solidificación
6. Una vez transcurrido el período de enfriamiento, el molde se puede sacudir/romper. y casting
7. Recortar implica limpiar y quitar la sección que se conectaba a la parte principal, como el corredor, el bebedero, etc.

Ventajas y desventajas de la fundición en arena

Para comprender cualquier proceso de fabricación, en primer lugar, se debe considerar detenidamente no solo sus ventajas sino, lo que es más importante, sus posibles limitaciones y dificultades del proceso.

Ventajas

• Flexibilidad de diseño:  El tamaño y el peso de las piezas pueden variar desde unos pocos milímetros y gramos hasta metros y muchas toneladas. El tamaño y el peso del molde solo están limitados por la restricción impuesta por el manejo y suministro de metal fundido. Por lo tanto, se pueden producir piezas grandes.
• Formas de alta complejidad:  Ningún otro proceso ofrece la misma gama de posibilidades para dar forma a características complejas como la fundición que produce componentes de forma casi neta.
• Opción de material más amplia:  Prácticamente todos los tipos de aleaciones de ingeniería se pueden moldear siempre que se puedan derretir.
• Herramientas de bajo coste:  Los costos de herramientas y equipos son bajos en comparación con otros procesos de fabricación de metales. Por lo tanto, es uno de los métodos más baratos para lograr componentes de forma casi neta
• Tiempo de entrega corto:  Tiempo de entrega corto en comparación con otros y, por lo tanto, ideal para tiradas de producción cortas.
• Menos desperdicio – La chatarra se puede reciclar

Desventajas

• Poca resistencia del material:  Baja resistencia del material debido a la alta porosidad en comparación con una pieza mecanizada.
• Precisión dimensional baja:  La contracción y la precisión dimensional del acabado de la superficie son muy pobres.
• Acabados superficiales deficientes:  Debido a la textura de la superficie de la pared interna del molde de arena.
• Defectos inevitables:  Al igual que cualquier otro proceso metalúrgico, los defectos o las variaciones de calidad, como la contracción, la porosidad, los defectos del metal colado y los defectos de la superficie, son inevitables. La porosidad es alta en los moldes de arena en comparación con otros procesos de fundición, como la fundición a presión y la fundición de precisión.
• Posprocesamiento:  A menudo se requiere una operación de mecanizado secundario si se necesita una tolerancia más estricta para interactuar con otras piezas de acoplamiento. El costo de procesamiento es alto en comparación con el costo de herramientas y materiales
• Mayor riesgo – Peligros para la seguridad de los seres humanos y problemas ambientales
• Problemas de producción – La eliminación del patrón de las partes delgadas y pequeñas es un desafío

Lectura recomendada

• Kalpakjian, S. y Schmid, S. R. (2009). Ingeniería y tecnología de fabricación (Sexta edición ed.). Londres:Pearson.