Es posible que haya oído hablar del proceso tradicional de fundición en arena, en el que el material fundido se vierte en un molde y se solidifica hasta adquirir una forma. Sin embargo, el producto final no suele cumplir con los requisitos precisos de inmediato; se realizan una serie de operaciones de mecanizado para lograr las dimensiones y el acabado de la superficie adecuados.
moldura de conchas es un método de fundición refinado que aborda estos desafíos. En lugar de depender de arena suelta, crea una capa delgada y dura de arena y un aglutinante de resina termoendurecible. Esta capa proporciona una precisión dimensional superior y un acabado de superficie suave, lo que reduce la necesidad de mecanizado adicional.
Este artículo explora el proceso de moldeo en carcasa, los materiales más adecuados para él y sus múltiples aplicaciones de productos en distintas industrias.
¿Qué es el moldeo en concha?
El moldeo en concha también se conoce como Cronograma Proceso que lleva el nombre de su inventor, Johannes Croning, un ingeniero alemán que dedicó su vida a desarrollar técnicas y máquinas de fundición. El descubrimiento de la fundición en molde fue una de sus principales innovaciones que allanó el camino para una construcción más precisa de las piezas.
La fundición de conchas es un material prescindible Técnica de fundición en molde En el que se utiliza como molde una carcasa de paredes delgadas de arena y un aglutinante de resina termoendurecible. Esta carcasa, a diferencia de los moldes de arena tradicionales, es resistente y está unida con resina. Esto da como resultado una precisión dimensional superior y un acabado superficial suave.
Proceso de moldeo de carcasa: paso a paso
El proceso de fundición en molde de concha es un poco más largo que el proceso de fundición en arena, ya que implica una serie de pasos preparatorios. Así es como funciona el proceso:
Paso I: Mecanizado del patrón de metal
Para la fundición se necesita un patrón de metal que tenga en cuenta la contracción y el margen de mecanizado. Por lo general, los fabricantes lo fabrican mediante mecanizado y en dos mitades. El hierro y el acero son comunes. Sin embargo, el grafito también es una opción para los metales reactivos.
Paso II: Construcción del molde
Este es el proceso más crítico del recorrido, que comienza con el calentamiento del patrón de metal a 230–340 ºC (450–650 ºF). Luego, los técnicos lo lubrican con estearato de calcio para que la capa de arena no se adhiera a él.
Todo el patrón se cuelga sobre una caja que contiene una mezcla de arena de sílice fina y resina fenólica termoendurecible. Esa caja se voltea para cubrir el patrón caliente con la mezcla de arena y resina. El calor del patrón cura ligeramente una capa de la mezcla, formando una carcasa firme de alrededor de 9 a 20 mm de espesor.
Después de unos segundos, vuelven a invertir el patrón y la caja para que caiga la arena suelta que no se haya curado. Esto deja solo la carcasa curada adherida al patrón. Finalmente, la carcasa se coloca en un horno para que se cure por completo. Aquí es donde adquiere su resistencia a la tracción (350 a 450 psi). Necesitamos una carcasa de dos partes, por lo que se repite el mismo proceso de construcción del molde para la otra mitad.
Paso III: Montaje del molde
Una vez construidas ambas estanterías, se procede a su montaje. Para unirlas se pueden utilizar pinzas o pegamento.
Paso IV: Proceso de vertido
Para darle mayor soporte a la carcasa, los técnicos pueden colocarla dentro de una camisa de vertido o rodeada de arena, grava o granalla de metal. Luego, vierten el metal fundido en la cavidad del molde. Esto se puede hacer a mano o con una máquina.
Paso V: Enfriamiento y retiro del yeso
El metal se enfría de forma natural. Una vez solidificado, los trabajadores pueden abrir o romper el molde para retirar la pieza fundida. Luego, la pieza fundida se limpia o se mecaniza según los requisitos de acabado.
Materiales compatibles con el moldeo en concha
Se puede utilizar la fundición en concha para la mayoría de los tipos de metales, puros y aleaciones, tanto ferrosos como no ferrosos.
Hierro fundido
El hierro fundido fue en su momento el metal más utilizado para la fundición debido a sus propiedades mecánicas. Aun así, su uso sigue siendo frecuente en la industria. El hierro fundido deshilachado, el hierro nodular, el hierro fundido blanco, el hierro maleable y los hierros fundidos aleados son populares para esta fundición.
Aceros
Las piezas de fundición de acero son conocidas por su alta resistencia a la tracción y tenacidad. Las mejores opciones de acero son:
- Acero carbono: Es mecanizable y resistente al desgaste con un porcentaje menor de elementos de aleación, pero es más susceptible a la corrosión en comparación con otros tipos de acero.
- Aleación de acero: Estos aceros contienen elementos de aleación adicionales para mejorar la resistencia y la dureza. Los grados favorables para la fundición incluyen 45Mn y 40Cr.
- Acero inoxidable: El acero inoxidable, con un alto contenido de cromo (aproximadamente el 10.5 %), es resistente a la corrosión y duradero. Sin embargo, puede ser frágil y su resistencia no es tan buena como la del acero al carbono.
Aleaciones de aluminio
Las aleaciones de aluminio son adecuadas para aplicaciones ligeras, como por ejemplo la industria aeroespacial. ASTM A356 y ASTM 360 son aleaciones de aluminio comunes para fundición en molde.
Aleaciones de cobre
El cobre es un material dúctil con excelente conductividad y resistencia a la corrosión, por lo que su uso se da en aplicaciones que requieren estas propiedades, por ejemplo, componentes eléctricos. Sin embargo, las aleaciones de cobre son caras y ofrecen menos resistencia que el acero.
Ventajas del moldeo en concha
La fundición en molde es popular por sus mejores tolerancias, acabados superficiales y capacidades versátiles de materiales.
A continuación se muestra una lista de ventajas que el proceso de casting tiene para ofrecer:
- Mejor precisión dimensional:Los productos moldeados en cáscara tienen una excelente precisión dimensional. Esto se debe a una fina capa de cáscara curada, que mantiene la forma bajo calor y presión. Para piezas de tamaño mediano, se pueden lograr tolerancias de hasta ±0.25 mm.
- Buen acabado superficial:A diferencia de la fundición en arena, el metal fundido entra en contacto con una carcasa cerrada y seca, cuya superficie es lisa y no porosa. Esto da como resultado menos deformaciones superficiales y una superficie excelente, idealmente de hasta 2.5 µm.
- Tiempos de entrega cortos:Una vez que se fabrica el molde, se puede reutilizar con resultados consistentes. Esto no solo acorta el tiempo de entrega, sino que también hace que el proceso sea económico para producciones más grandes de la misma unidad.
- Nivel reducido de defectos de gas:El proceso utiliza un contenido de aglutinante más alto que otros métodos. Aun así, los núcleos huecos de paredes delgadas crean vías de ventilación naturales. La permeabilidad mejorada de la arena más gruesa en el molde de concha ayuda a eliminar la acumulación de gas, lo que da como resultado mejores piezas fundidas.
- Posibilidad de automatización:El proceso de fundición en cáscara se puede automatizar fácilmente, lo que lo hace adecuado para la fabricación en grandes volúmenes. Hay máquinas que pueden realizar todas las tareas clave: calentamiento del patrón de metal, formación de la cáscara y ensamblaje.
- Soporte de material versátil:Tanto los metales ferrosos como los no ferrosos se pueden moldear mediante moldeo en cáscara, lo que hace que su uso sea versátil en distintos materiales.
Limitaciones del moldeo en concha
Algunas desventajas de la fundición en concha incluyen:
- Manejo de peso limitado:El moldeo en carcasa solo puede soportar piezas de material de tamaño moderado y peso limitado debido a su estructura de paredes delgadas. Puede manipular piezas de entre 30 g y 10 kg (25 lb).
- Resina costosa:La resina fenólica termoendurecible utilizada en el moldeo en cáscara es más costosa que los aglutinantes utilizados en la fundición en arena tradicional.
- Alto costo del equipo:El proceso también requiere una configuración independiente para calentar y curar, lo que aumenta el costo. Además, si cambia a una versión automatizada, el costo de capital es aún mayor.
Aplicaciones de la fundición en molde de concha
La fundición en cáscara es muy eficaz para reproducir piezas de metal con precisión dimensional en poco tiempo. Por lo tanto, los productos moldeados en cáscara abarcan múltiples industrias, incluidas la automotriz, la aeroespacial, la energética, la médica, etc.
La presencia de resinas aumenta la suavidad de la superficie, lo que elimina la necesidad de un posprocesamiento extenso. Por consiguiente, requiere menos mano de obra y tiempo, lo que reduce el costo total de producción. Por estos motivos, los fabricantes prefieren el método de moldeo en carcasa para la producción de piezas metálicas de tamaño pequeño a mediano.
La siguiente tabla describe las aplicaciones específicas del moldeo por concha en varios sectores industriales;
| Experiencia | Aplicaciones |
| Automóvil | Bloques de motor, culatas, árboles de levas, cigüeñales, carcasas de transmisión |
| Aeroespacial | Álabes de turbina, cajas de engranajes |
| Maquinaria Industrial | Engranajes, válvulas, carcasas de bombas, brazos de palanca |
| Equipo eléctrico | Carcasas y componentes para sistemas eléctricos |
| Petróleo y Gas | Cuerpos de válvulas, componentes de precisión personalizados |
Moldeo en concha frente a otros procesos de fundición
El moldeo es una tecnología más amplia que se refiere a dar forma al material fundiéndolo y solidificándolo en una matriz o molde, y la fundición en cáscara es una de ellas. Además de esta, existen otras técnicas estrechamente relacionadas, como la fundición en arena, la fundición a presión y la fundición a la cera perdida.
Moldeo en concha vs. fundición en arena
El moldeo en arena y el moldeo en concha son técnicas de moldeo en arena. Sin embargo, el proceso de creación del molde es diferente. En el moldeo en arena, toda la arena compactada actúa como molde, mientras que en el moldeo en concha se utiliza una fina capa de arena y un aglutinante de resina como molde.
Los moldes de arena son sueltos y la probabilidad de defectos superficiales e imprecisiones dimensionales es mayor. Por el contrario, los moldes desechables son delgados y duros, y los productos moldeados en cáscara tienen un mejor acabado.
Moldeo en carcasa frente a fundición a la cera perdida
Casting de inversión Utiliza un método de fundición diferente al del moldeo en cáscara. Utiliza un patrón de cera para cada fundición. Estos patrones de cera se ensamblan en una estructura de árbol (bebedero de cera), se recubren con una lechada de cerámica y luego se derriten para dejar una cavidad de molde.
Por lo tanto, tanto el material del molde como el del patrón son diferentes. Los moldes de concha suelen ser metálicos, mientras que en la fundición a la cera perdida se utilizan moldes de arena, mientras que en la fundición a la cera perdida se utilizan cerámicas refractarias.
Aunque la superficie de moldeo en cáscara implica un mejor acabado superficial, el acabado de los productos fundidos es mucho mayor en el caso de la fundición de inversión, hasta 1.3 micrones.
Moldeo en carcasa vs. fundición a presión
Tanto la fundición en concha como la fundición a presión son técnicas de fundición de metales, pero la principal diferencia es el molde. La fundición a presión utiliza un molde de metal permanente, o matriz, y aplica alta presión para inyectar metal fundido en la cavidad del molde. En cambio, la fundición en concha utiliza un molde de concha descartable de arena + resina.
A diferencia de la fundición a presión, el moldeo en carcasa no requiere una presión elevada, sino que se basa en la resistencia de la carcasa unida con resina para lograr precisión. Además, la fundición a presión solo funciona para metales con puntos de fusión bajos y piezas con geometrías simples.
Moldeo por concha vs. moldeo por inyección
El moldeo por inyección Es otra técnica de moldeo precisa, pero se centra principalmente en reproducir productos plásticos. En este proceso, el plástico fundido se inyecta en un molde de metal a alta presión, donde se enfría y se solidifica hasta alcanzar la forma final.
Por lo tanto, la principal diferencia entre el moldeo por inyección y el moldeo por concha son los materiales de destino y el método de fundición. El proceso de moldeo por concha implica verter metal fundido en un molde de arena (desechable), mientras que el moldeo por inyección se basa en la inyección de plásticos en un molde sólido (no desechable).
Confíe en RapidDirect para sus necesidades de casting
¿Está trabajando en una pieza o prototipo que requiera fundición de metal o moldeo de plástico? Deje que RapidDirect se encargue de ello. Ofrecemos una gama completa de fundición de metal y moldeo de plástico. servicios de moldeo por inyección Para satisfacer diversos requisitos del proyecto.
Para la fundición de metales, considere nuestra precisión servicios de fundición a presión, que cuentan con la certificación ISO 9001:2015. Para los plásticos, ofrecemos opciones de moldeo por inyección y moldeo por inserción. Nuestros productos se someten a controles de calidad con inspecciones rigurosas en cada etapa, desde la preproducción hasta el resultado final.
¡Contáctanos hoy para conectarte con nuestros expertos y darle vida a tu proyecto con precisión y calidad!
