Moldeo por Inversión: El Método de Fundición Confiable para Componentes Metálicos de Precisión

¿Qué es el Moldeo por Inversión?

El moldeo por inversión, también conocido como fundición por inversión o fundición a cera perdida, es un proceso que se usa para fabricar componentes metálicos, partes de una máquina. El moldeo por inversión es uno de los métodos de fundición que es relativamente eficiente en costos y versátil, pero más lento que otros. El moldeo o fundición de metales debe seguir requisitos estrictos. Por ejemplo, el proceso de moldeo debe ser resistente al calor ya que los productos se fabrican con metales fundidos.

Además, se enfatiza la precisión de los fundidos que se hacen por estos procesos. Puede costar mucho y requerir mucho esfuerzo cuando se necesitan varios trabajos de mecanizado. Sin embargo, con el moldeo por inversión, el proceso de hacer fundidos puede estar libre de trabajos de mecanizado excesivos, excepto el suavizado de superficie en el último paso.

¿Cómo Funciona el Moldeo por Inversión?

Los procesos de moldeo por inversión se completan con la formación de los moldes de cera y la fundición de los metales. En otras palabras, antes de fundir los metales, los moldes de cera deben hacerse primero, luego los metales se funden en los moldes de cera después.

Para la formación de moldes de cera, se puede dividir en cuatro pasos, incluyendo fundición de patrón de cera, ensamblaje de patrones de cera, configuración de la cubierta y remoción de cera. En cuanto a la fundición de los metales, se puede dividir en fundición de metal, corte y personalización.

Fundición de Patrón de Cera

El primer paso de la formación de cera es verter la cera en un troquel de inyección metálico, que usualmente es el troquel de inyección de aluminio. Los patrones de cera enfriados deben ser más grandes que los productos metálicos finales ya que los metales se expandirían cuando se calientan y se encogerían después de enfriarse.

Ensamblaje de Patrones de Cera

Una vez que los patrones de cera se enfrían, se sumergen en un hierro caliente, para permitir que los patrones de cera se unan entre sí y creen el llamado sistema de alimentación de metal. El sistema de alimentación de metal proporciona cavidades para que los metales fundidos se viertan después, por lo que este es uno de los pasos importantes en la fundición de precisión de metales, que es la clave para reducir los requisitos de mecanizado de los productos finales.

Configuración de la Cubierta

Después de eso, el ensamblaje de patrones de cera, o el sistema de alimentación de metal, se sumergiría en una solución cerámica llamada barbotina, y este paso se realiza manualmente para prevenir la imperfección de la configuración por la máquina. Luego, el ensamblaje sumergido en barbotina se fortalecería recubriéndolo con estuco de arena, y dejándolo secar. El proceso de inmersión en la barbotina y el proceso de recubrimiento con estuco de arena se repetirían hasta lograr el espesor deseado del molde de cera, que es aproximadamente tres décimas de pulgada de espesor y debería tomar unos cinco días.

Remoción de Cera

Después de que el molde de cera engrosado y seco se forma, se colocaría en el autoclave, que es una cámara de vapor caliente, durante cinco a diez minutos, para derretir la cera fuera de la cubierta o molde cerámico. Una vez que la cera es removida y la cubierta está completamente seca, los procesos de formación de los moldes de cera terminan.

Fundición de Metal

Antes de que el metal fundido se vierta en la cubierta, la cubierta se calentaría en un horno por aproximadamente dos a tres horas, para fortalecer la cubierta y estabilizar las propiedades de la cubierta para reducir la interacción entre el metal fundido y la cubierta después.

Una vez que el metal se vuelve fundido y alcanza la temperatura de 2200 grados Fahrenheit, el metal fundido se vertería en la cámara de la cubierta, luego se deja enfriar y endurecer. Para el aluminio, toma aproximadamente dos horas en enfriar, mientras que el acero toma aproximadamente cuatro a cinco horas. Después de eso, la cubierta cerámica se rompería y la parte metálica final permanecería para el siguiente paso, y este proceso toma aproximadamente cinco a diez minutos.

Corte y Personalización

Finalmente, el sistema de alimentación de metal se cortaría y puliría para suavizar los acabados de los productos finales, luego estos productos pueden venderse.

Moldeo por Inversión vs. Fundición en Arena

El moldeo por inversión o fundición por inversión es uno de los contrapartes a la fundición en arena, que es otro método de fundición pero reemplaza la cera por arena. Aunque hay algunas variaciones entre ellos, incluyendo la complejidad del proceso, los moldes requeridos y el requisito de mecanizado.

Complejidad del Proceso

Comparando el moldeo por inversión y la fundición en arena, los procesos del primero son más intrincados que los del segundo, ya que el primero está dedicado a hacer la integración del molde, para acomodar los productos finales requeridos. Mientras que los productos hechos de fundición en arena no son tan versátiles como los de moldeo por inversión, por lo que los procesos que la fundición en arena requiere son relativamente menos y más simples que el moldeo por inversión.

Moldes Requeridos

Como el párrafo anterior ha mencionado, el moldeo por inversión toma más procesos para hacer el molde así como el producto final, ya que el único molde para el producto final puede cubrir toda la configuración del producto final. En contraste, la formación del molde en fundición en arena es más simple y toma menos pasos. Para hacer la configuración requerida, se requirieron dos medios moldes para hacer un producto en fundición en arena, lo cual es más que el moldeo por inversión.

Requisito de Trabajo de Mecanizado

Dado que la intrincadez del moldeo por inversión es relativamente mayor, la integración y perfección del molde son mayores, los trabajos de mecanizado son menos requeridos en consecuencia, mientras que los moldes que la fundición en arena hace son más rugosos. Por lo tanto, más trabajos de mecanizado se requieren después para lograr las geometrías de los productos finales personalizados.

Moldeo por Inversión vs. Fundición a Presión

Hay otro método en la fabricación de moldes o troqueles, que se llama fundición a presión. Es un método que transfiere la energía eléctrica en energía térmica y crea chispas de los electrodos para hacer las cavidades de los moldes o troqueles. Los procesos de fundición a presión son realizados por una máquina llamada máquina EDM, y los electrodos que envían la energía eléctrica en forma de calor están hechos de hierro fundido gris, lo que resulta en el requisito de piezas de trabajo eléctricamente conductoras. Esto lleva a la limitación de las piezas de trabajo que la máquina EDM puede ser aplicada. En contraste, la versatilidad de los moldes cerámicos producidos por el moldeo por inversión es mucho mayor que la máquina EDM.

Sin embargo, cuando se trata de la eficiencia de los trabajos, la fundición a presión supera al moldeo por inversión, ya que está libre de los procesos intrincados que el moldeo por inversión requiere. Por lo tanto, debido a la versatilidad de los métodos de fundición y la eficiencia de los trabajos, hacer una elección entre estos dos puede depender de las preferencias y consideraciones personales de los fabricantes.