La fundición de espuma perdida ( LFC ) es un tipo de proceso de fundición de patrón por evaporación que es similar a la fundición de inversión, excepto que se usa espuma para el patrón en lugar de cera . Este proceso aprovecha el bajo punto de ebullición de las espumas de polímero para simplificar el proceso de fundición de inversión al eliminar la necesidad de derretir la cera del molde.
Proceso
Primero, se hace un patrón de espuma de poliestireno , que se puede hacer de muchas maneras diferentes. Para tiradas de pequeño volumen, el patrón se puede cortar a mano o mecanizar a partir de un bloque sólido de espuma; si la geometría es lo suficientemente simple, incluso se puede cortar con un cortador de espuma de alambre caliente . Si el volumen es grande, entonces el patrón se puede producir en masa mediante un proceso similar al moldeo por inyección . Se inyectan perlas de poliestireno pre-expandido en un molde de aluminio precalentado a baja presión. Luego se aplica vapor al poliestireno, lo que hace que se expanda más para llenar la matriz. El patrón final es aproximadamente 97,5% de aire y 2,5% de poliestireno. Los lavabos, los canales y las contrahuellas prefabricados se pueden pegar en caliente al patrón para terminarlo. [1]
A continuación, el grupo de espuma se recubre con revestimiento cerámico, también conocido como revestimiento refractario , mediante inmersión, cepillado, pulverización o revestimiento por flujo. Después de que se seque el recubrimiento, el racimo se coloca en un matraz y se respalda con arena no adherida que se compacta usando una mesa vibratoria. El revestimiento refractario captura todos los detalles del modelo de espuma y crea una barrera entre la superficie de espuma lisa y la superficie de arena gruesa. En segundo lugar, controla la permeabilidad , lo que permite que el gas creado por el patrón de espuma vaporizada se escape a través del revestimiento y llegue a la arena. Controlar la permeabilidad es un paso crucial para evitar la erosión de la arena. Finalmente, forma una barrera para que el metal fundido no penetre ni provoque erosión por arena durante el vertido. [1] [2] Una vez compactada la arena, el molde está listo para ser vertido. El vertido automático se usa comúnmente en LFC, ya que el proceso de vertido es significativamente más crítico que en la práctica de fundición convencional . [ cita requerida ]
No hay fase de horneado, como en el caso de la cera perdida. La masa fundida se vierte directamente en el molde relleno de espuma, quemando la espuma a medida que se vierte. Como la espuma es de baja densidad, el gas residual producido por ella es relativamente pequeño y puede escapar a través de la permeabilidad del molde, como ocurre con el control de desgasificación habitual.
Detalles
Los metales fundidos comúnmente incluyen hierros fundidos , aleaciones de aluminio , aceros y aleaciones de níquel ; también se funden con menos frecuencia aceros inoxidables y aleaciones de cobre . El rango de tamaño es de 0,5 kg (1,1 lb) a varias toneladas (toneladas). El grosor mínimo de la pared es de 2,5 mm (0,098 in) y no hay límite superior. Los acabados superficiales típicos son de 2,5 a 25 µm (100 a 1000 µin) RMS . [3] Las tolerancias lineales típicas son ± 0,005 mm / mm (0,005 pulg / pulg). [4]
Ventajas y desventajas
Este proceso de colada es ventajoso para coladas muy complejas que requieren regularmente machos . También es dimensionalmente precisa, mantiene un excelente acabado superficial, no requiere corrientes de aire y no tiene líneas de separación, por lo que no se forma rebaba . La arena no adherida de la fundición de espuma perdida puede ser mucho más simple de mantener que los sistemas de arena verde y arena adherida con resina. La espuma perdida es generalmente más económica que la fundición a la cera perdida porque implica menos pasos. Por lo general, no se requieren elevadores debido a la naturaleza del proceso; debido a que el metal fundido vaporiza la espuma, el primer metal en el molde se enfría más rápidamente que el resto, lo que da como resultado una solidificación direccional natural . [3] [5] La espuma es fácil de manipular, tallar y pegar debido a sus propiedades únicas. La flexibilidad de LFC a menudo permite consolidar las piezas en un componente integral; otros procesos de formación requerirían la producción de una o más piezas para ensamblar. [6]
Las dos desventajas principales son que los costos del patrón pueden ser altos para aplicaciones de bajo volumen y los patrones se dañan o distorsionan fácilmente debido a su baja resistencia. [3] Si se utiliza un dado para crear los patrones, existe un gran costo inicial. [5]
Historia
La fundición de espuma perdida fue inventada a principios de los años cincuenta por el escultor canadiense Armand Vaillancourt . General Motors reconoció públicamente los beneficios de LFC a mediados de la década de 1980 cuando anunció que su nueva línea de automóviles, Saturn , utilizaría LFC para la producción de todos los bloques de motor , culatas de cilindros , cigüeñales , portadiferenciales y cajas de transmisión . [7]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Degarmo, Black & Kohser 2003 , págs. 320–321.
- ^ ASM (2002), "Fundición de espuma perdida", Volumen 15 del manual de ASM, Fundición.
- ↑ a b c Degarmo, Black & Kohser , 2003 , págs. 321–322.
- ^ Las diez preguntas principales sobre fundición de espuma perdida , consultadas el 29 de marzo de 2009.
- ↑ a b Kalpakijian y Schmid , 2006 , págs. 297–299 .
- ^ Degarmo, Black y Kohser 2003 , p. 319.
- ^ Spada, Alfred T. (diciembre de 2001), "GM presenta el último éxito de espuma perdida: estableciendo el listón para las ruedas de espuma perdidas, la nueva empresa de GM en Saginaw Metal Casting Operations ha aumentado en un tiempo récord para producir culatas y bloques para el premio de la empresa -SUV ganadores " , casting moderno : 1.
Bibliografía
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9a ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven (2006), Ingeniería y tecnología de fabricación (5.a ed.), Pearson, ISBN 0-13-148965-8.