La fundición con moldes de yeso es un proceso de fundición de metales similar a la fundición en arena, excepto que el material de moldeo es yeso de París en lugar de arena . Al igual que la fundición en arena, la fundición con moldes de yeso es un proceso de moldeo prescindible, sin embargo, solo se puede utilizar con materiales no ferrosos. Se utiliza para piezas fundidas desde 30 g (1 oz) hasta 7-10 kg (15-22 lb). Generalmente, el formulario tarda menos de una semana en prepararse. Se pueden lograr tasas de producción de 1 a 10 unidades / hora con moldes de yeso. [1] [2]
Las piezas que generalmente se fabrican mediante fundición de yeso son componentes de cerradura, engranajes, válvulas, accesorios, herramientas y adornos. [2]
Detalles
El yeso no es yeso puro de París, sino que tiene aditivos para mejorar la resistencia en verde, la resistencia en seco, la permeabilidad y la moldeabilidad . Por ejemplo, se añaden talco u óxido de magnesio para evitar el agrietamiento y reducir el tiempo de fraguado; la cal y el cemento limitan la expansión durante el horneado; las fibras de vidrio aumentan la resistencia; La arena se puede utilizar como relleno. [1] La proporción de ingredientes es de 70 a 80% de yeso y de 20 a 30% de aditivos. [2]
El patrón generalmente está hecho de metal, sin embargo, se pueden usar moldes de caucho para geometrías complejas; estos moldes se llamanMolde de yeso de goma s. Por ejemplo, si la pieza fundida incluyeángulos reentrantes o superficies angulares complejas, entonces el caucho es lo suficientemente flexible como para ser eliminado, a diferencia del metal. [1] Estos moldes también son económicos, reutilizables, más precisos que los de acero, rápidos de producir y fáciles de cambiar. [ cita requerida ]
Las tolerancias típicas son 0,1 mm (0,0039 pulg.) Para los primeros 50 mm (2,0 pulg.) Y 0,02 mm por centímetro adicional (0,002 pulg. Por pulgada adicional). Se requiere un calado de 0,5 a 1 grado. Los acabados de superficie estándar que se pueden obtener son de 1,3 a 4 micrómetros (50-125 μin). [1]
Proceso
Primero, se determina la línea divisoria, ya sea simple de dos partes o más compleja (3 o más). Luego se mezcla el yeso y se rocía el patrón con una fina película de compuesto de separación para evitar que el yeso se adhiera al patrón. Luego, se vierte el yeso sobre el patrón y se agita la unidad para que el yeso llene cualquier pequeña característica. El yeso fragua, generalmente en unos 15 minutos, y se retira el patrón. Luego, el molde se hornea, entre 120 ° C (248 ° F) y 260 ° C (500 ° F), para eliminar el exceso de agua. Luego, el molde seco se ensambla, se precalienta y se vierte el metal. Finalmente, una vez que el metal se ha solidificado, el yeso se separa de la pieza fundida. El molde generalmente está dañado por el metal, por lo que generalmente no se realiza la reutilización. El yeso desechado puede reciclarse esmerilado, pero se debe tener cuidado, ya que el polvo de sílice daña los pulmones. [1] [2]
Ventajas y desventajas
La fundición de yeso se utiliza cuando se requiere un excelente acabado superficial y una buena precisión dimensional. Debido a que el yeso tiene baja conductividad térmica y capacidad calorífica , el metal se enfría más lentamente que en un molde de arena, lo que permite que el metal llene secciones transversales delgadas; la sección transversal mínima posible es de 0,6 mm (0,024 in). Esto da como resultado una fundición de forma casi neta , que puede ser una ventaja de costo en piezas complejas. [1] También produce un mínimo de material de desecho. [3]
La principal desventaja del proceso es que solo se puede usar con materiales no ferrosos de temperatura de fusión más baja, como aluminio , magnesio y zinc y, a veces, con aleaciones de cobre. El material más utilizado es el aluminio. La temperatura máxima de trabajo del yeso es de 1200 ° C (2200 ° F), por lo que los materiales con una temperatura de fusión más alta derretirían el molde de yeso. Además, el azufre del yeso reacciona con el hierro, lo que lo hace inadecuado para la fundición de materiales ferrosos. [1] [2]
Otra desventaja es que sus largos tiempos de enfriamiento restringen el volumen de producción. Los moldes de una sola vez a menudo se enfrían en agua, pero solo después de completarse la solidificación para que el metal caliente no vuele por todas partes. El temple adecuado puede ayudar a eliminar el moho y, en algunas aleaciones, puede fortalecerlo. [1]
El yeso no es tan estable como la arena, por lo que depende de varios factores, incluida la consistencia de la composición del yeso, los procedimientos de vertido y las técnicas de curado. Si estos factores no se controlan de cerca, el molde puede deformarse, encogerse al secarse, tener un acabado superficial deficiente o fallar por completo. [4]
Notas
Referencias
- 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.
- Todd, Robert H .; Allen, Dell K .; Alting, Leo (1994), Guía de referencia de procesos de fabricación , Industrial Press Inc, ISBN 0-8311-3049-0