El término "Fundición de arena"Se puede utilizar para describir el producto final y el proceso para fabricarlo. Es un proceso de fundición de metal que se realiza en un lugar llamado "Fundición". Se ha mantenido como uno de los procesos más antiguos. Se utiliza arena como material de molde en esta técnica de fundición de metal.
Fundición de arena Es un proceso de fundición de metales ampliamente utilizado que implica la creación de un molde a partir de una mezcla de arena y un aglutinante, como la arcilla. Esta técnica se emplea para producir piezas metálicas complejas de diversos tamaños y formas.
El proceso de fundición en arena se utiliza para crear más del 60% de las piezas fundidas de metal que vemos en nuestra vida diaria. Aprendamos la definición completa y el proceso de la técnica en este artículo. También conoceremos las características, ventajas y desventajas del proceso.
Este blog proporciona una descripción general de la secuencia completa de pasos involucrados.
¿Qué es la fundición en arena?
Fundición de arena Es un proceso de fundición de metales ampliamente utilizado. Un molde se crea compactando arena alrededor de un patrón del objeto deseado. Luego se vierte el metal fundido en el molde, permitiendo que se solidifique. Después de enfriar, se retira la arena, dejando al descubierto el objeto de metal fundido. Es versátil, rentable y adecuado para varias formas.
En la fundición en arena, el metal fundido se vierte en una cavidad en un molde de arena desechable que contiene una cámara hueca de la forma deseada, donde se solidifica para crear el componente con forma de cavidad. Arcilla, epoxi, yeso, metaly el hormigón son todos ejemplos de materiales de fundición.
Las piezas fundidas producidas tienen geometrías extremadamente complicadas en una amplia gama de tamaños y pesos. El proceso a menudo se denomina fundición moldeada en arena. Los metales con altas temperaturas de fusión como el titanio, el acero y el níquel son adecuados para la fundición en arena.
El único método de fundición que funciona con estos materiales es este. Como resultado, la técnica es la mejor opción para fabricar piezas pequeñas y asequibles en las industrias automotriz y aeroespacial. La siguiente animación muestra el proceso.
Elementos en la fundición de arena
Antes de aprender los pasos involucrados en el proceso, es importante comprender las partes o los elementos utilizados en el proceso de lanzamiento. Consulte el diagrama de fundición de arena a continuación mientras aprende sobre los elementos.
Fig 1: Diagrama de fundición en arena
- Hacer frente y arrastrar: la parte superior e inferior de una disposición de fundición se llama Cope y arrastre respectivamente. Suelen ser marcos de madera
- Riser: Un riser a menudo se llama alimentador. Es un depósito y un pasaje incluido en un molde de fundición de metal para evitar la contracción del metal.
- Runner: un corredor es un canal con un diámetro reducido utilizado para permitir el flujo de metal fundido hacia la cavidad.
- Molde: Es una cavidad hecha a partir de un patrón (copia del molde final deseado) que en su mayor parte está hecho de arena.
- Núcleo: El núcleo en la fundición en arena es un dispositivo insertado en la cavidad del molde para crear características interiores en la fundición, como agujeros.
- Puerta: Es el punto en el que el metal llega a la cavidad del molde y comienza a fluir hacia su interior.
- Arena base: también se conoce como arena de base y es la forma más pura de arena (sílice).
- Ajuste: el pegamento que mantiene unidos los granos de arena es el agente de unión. Los tipos más comunes de aglutinantes son la arcilla & Agua, aceite, resina y silicato de sodio.
Paso 1: producir un patrón
El patrón se utiliza para crear una cavidad en la arena del tamaño y la forma de la pieza que se va a fundir.
Los patrones se reutilizan, a diferencia del propio molde de arena. Se pueden hacer patrones económicos en madera o plástico, o, para mayor durabilidad, en aluminio. Los patrones a menudo se hacen en dos piezas, cada una ligeramente más grande que la pieza que se va a fundir para permitir la contracción a medida que el metal se enfría. Las paredes verticales de los patrones tienen un ligero ángulo o "borrado" para que el patrón pueda levantarse sin quitar la arena.
Paso 2: Forme dos mitades de la cavidad
La mitad del patrón se coloca en una caja donde se coloca arena a su alrededor. El patrón se coloca de manera que pueda extraerse después, lo que significa que la cavidad solo reproduce la mitad del patrón y no puede haber características reentrantes.
Este proceso se repite para la otra mitad del patrón. Se agregan inserciones adicionales que proporcionarán canales para que el metal fluya hacia la cavidad. Las dimensiones de este "sistema de compuerta" determinan qué tan rápido se llena la cavidad. Un flujo más alto reduce el riesgo de falta de relleno, pero a costa de una mayor turbulencia, que puede causar defectos de fundición.
El proceso tradicional de fundición en arena utilizaba arena "verde". Esto se refiere a que está húmedo, más que al color. La arena verde contiene arcilla bentonita, que une los granos. Hoy en día, la mayor parte de la fundición en arena se realiza con arena de resina. Se trata de arena recubierta con un aglutinante de resina. Forma moldes más densos y resistentes y piezas fundidas más precisas.
Paso 3: inserte los núcleos
Los núcleos ocupan espacio dentro de la cavidad del molde que de otro modo estaría lleno de metal. Por lo general, están hechos de arena y se colocan en la cavidad antes de unir las mitades superior e inferior.
Paso 4: ensamble la cubierta y arrastre
El arrastre es la cavidad inferior de arena, la corona es la pieza superior que contiene los canales metálicos de alimentación. En conjunto, el conjunto se llama matraz. Los pasadores aseguran una buena alineación entre las dos mitades. La región de la cavidad donde se unen las dos superficies de arena formará una línea de separación en la pieza fundida.
Paso 5: vierta el metal fundido
El metal fluye hacia la cavidad desde un recipiente de vertido situado en la superficie superior del molde. A medida que la cavidad se llena, el metal sube por un canal llamado tubo ascendente. Esto forma un depósito que regresa a la cavidad para compensar la contracción.
El cobre, el bronce, el latón y el hierro tienden a fluir y fluir fácilmente, pero algunas otras aleaciones son menos fluidas y algunas, como el aluminio, pueden reaccionar con la arena. Esto se minimiza reduciendo la exposición al aire y agregando fundentes al metal fundido.
Paso 6: Desmoldar y eliminar
Después del vertido, el metal se deja enfriar y solidificar. Al finalizar, se retiran los moldes de arena del matraz y se eliminan las piezas fundidas. Esto también rompe los núcleos incorporados al molde.
Luego se cortan el sistema de compuerta y el elevador, dejando piezas fundidas de metal listas para mecanizar.
Aplicaciones de fundición de arena
Como sabemos que el 70% de las piezas fundidas de metal son del proceso de fundición en arena, algunos de los productos o piezas de fundición en arena comúnmente conocidos que se fabrican mediante este proceso son cuerpos de bombas, casquillos, pistones de compresores de aire, Impulsores, cárteres de motor. & Cárteres de aceite, engranajes, volantes y gas. & tanques de petróleo.
- Minería y construcción: la fundición en arena se utiliza en las industrias de minería y construcción para producir componentes de equipos, como piezas de trituradoras, dientes de dragalinas, cucharones de excavadoras y placas resistentes al desgaste.
- Industria marina: la fundición en arena se utiliza en el sector marino para fabricar piezas de motores marinos, hélices, accesorios para embarcaciones y otros componentes necesarios para las embarcaciones marinas.
- Ferrocarriles: la fundición en arena se emplea en la industria ferroviaria para producir componentes como ruedas de ferrocarril, piezas de sistemas de frenos y acoplamientos.
- Agricultura y equipos agrícolas: la fundición en arena se utiliza para fabricar piezas para maquinaria agrícola, incluidos componentes de tractores, rejas de arado y piezas de sistemas de riego.
Diferencia entre fundición a presión y fundición en arena
Fundición Implica forzar metal fundido en un molde bajo alta presión, produciendo formas intrincadas y precisas con superficies lisas. Por el contrario, la fundición en arena emplea un molde hecho de arena compactada para crear formas más complejas pero con un acabado ligeramente más rugoso.
| Aspectos | Fundición | Fundición de arena |
| Proceso | Metal fundido introducido en un molde de metal. | Metal fundido vertido en un molde de arena. |
| Moho | Molde permanente hecho de acero u otro | Molde temporal hecho de arena verde u otro |
| Complejidad | Adecuado para formas complejas e intrincadas | Más adecuado para formas más simples y objetos más grandes. |
| Acabado superficial | Excelente acabado superficial y precisión dimensional | Acabado superficial más rugoso y precisión dimensional menos precisa |
| Velocidad | Alta tasa de producción | Menor tasa de producción |
| Costo | Mayores costos de herramientas y equipos. | Menores costos de herramientas y equipos. |
| Material | Amplia gama de metales, incluidas aleaciones de aluminio, zinc y cobre. | Varios metales, incluidos hierro, acero y aleaciones no ferrosas. |
| Tamaño | Adecuado para objetos de tamaño pequeño a mediano. | Adecuado para objetos de tamaño pequeño a grande |
| Tolerancia | Tolerancias dimensionales más estrictas | Tolerancias dimensionales más flexibles |
| Automatización | Proceso altamente automatizado | Proceso menos automatizado |
| Solicitud | Comúnmente utilizado en industrias como la automotriz, aeroespacial y electrónica. | Ampliamente utilizado en industrias como fundiciones, arte y escultura. |
Ventajas de la fundición de arena
Debido a su diversidad en comparación con los otros métodos de fabricación, fundición de arena permite a los ingenieros la capacidad de construir piezas complicadas a partir de una variedad ilimitada de metales y aleaciones. Éstos son algunos de los beneficios de la fundición en arena.
- Las piezas fundidas pueden ser tan pequeñas como unos pocos mililitros y gramos o tan grandes como metros y muchas toneladas.
- Ningún otro método ofrece las mismas opciones para crear formas intrincadas que la fundición en arena.
- El costo de equipos y herramientas es bajo en comparación con otros procesos de fabricación.
- Los restos producidos se pueden reciclar para hacer otro modelo.
- Es adaptable y utilizable para una amplia gama de materiales, desde metales de bajo a alto punto de fusión.
Robusto y Económico
El proceso de fundición en arena se adapta a una amplia gama de aleaciones, dimensiones de piezas y cantidades de producción. El acabado de la superficie viene dictado por el tamaño de las partículas de arena y la precisión está determinada por la precisión del patrón y la alineación entre la superficie y el arrastre.
Las limitaciones del proceso son la necesidad de ángulos de salida en superficies verticales y la línea de separación en el punto de encuentro entre las dos mitades del molde. Sin embargo, para muchas piezas metálicas, las ventajas de costos superan el costo de mecanizar estas características.
Conclusión
En resumen, fundición de arena Destaca como uno de los procesos de fundición de metales más versátiles y utilizados debido a su simplicidad, rentabilidad y adaptabilidad a diversas formas y tamaños. El proceso de seis pasos, que abarca desde la creación de patrones y la preparación de moldes hasta el vertido, el enfriamiento y el acabado, garantiza que incluso los diseños complejos se puedan realizar con precisión y eficiencia. A medida que las industrias sigan adoptando avances en materiales y tecnología, la fundición en arena seguirá siendo una técnica fundamental, que ofrecerá oportunidades de innovación y mejora. Al comprender y dominar este proceso, los fabricantes pueden mejorar las capacidades de producción y ofrecer piezas fundidas de alta calidad que satisfagan la demanda.
Referencias
- HPD Kumar, “Fundamentos de los procesos de fabricación de piezas de fundición,” Revista de procesos de fabricación, vol. 19, núm. 3, págs. 205-213, 2017.
- R. H. Perry, “Fundición moderna: la ingeniería de tecnologías de fundición de metales,” Revista internacional de tecnología de fabricación avanzada, vol. 94, núm. 1-4, págs. 123-136, 2018.
- AGT Rahman, “Materiales y Procesos en Fabricación,” Materiales y procesos de ingeniería, Springer Naturaleza, 2020.
- ABDR Smith, “Una descripción general de la fundición en arena,” Revisión de tecnología de fundición, vol. 32, núm. 2, págs. 45-56, 2021.
- MJW Hensley, “Optimización del proceso de fundición en arena para lograr eficiencia y calidad.” Revista de ciencias de la ingeniería mecánica, vol. 235, núm. 5, págs. 1107-1116, 2022.
