El moldeo de concha , también conocido como molde de concha , [1] es un proceso de fundición de molde desechable que utiliza arena cubierta de resina para formar el molde . En comparación con la fundición en arena , este proceso tiene una mejor precisión dimensional, una mayor tasa de productividad y menores requisitos de mano de obra. Se utiliza para piezas pequeñas a medianas que requieren alta precisión. [2] El moldeado de conchas se desarrolló como un proceso de fabricación a mediados del siglo XX en Alemania. Fue inventado por el ingeniero alemán Johannes Croning. [3] [4]La fundición con moldes de concha es un proceso de fundición de metales similar a la fundición en arena, en el que el metal fundido se vierte en un molde prescindible. Sin embargo, en la fundición de moldes de cáscara, el molde es una cáscara de paredes delgadas creada a partir de la aplicación de una mezcla de arena y resina alrededor de un patrón. El patrón, una pieza de metal con la forma de la pieza deseada, se reutiliza para formar múltiples moldes de concha. Un patrón reutilizable permite tasas de producción más altas, mientras que los moldes desechables permiten moldear geometrías complejas. La fundición de moldes de concha requiere el uso de un patrón de metal, horno, mezcla de arena y resina, caja de descarga y metal fundido.
La fundición de moldes de cáscara permite el uso de metales ferrosos y no ferrosos, más comúnmente usando hierro fundido, acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable, aleaciones de aluminio y aleaciones de cobre. Las piezas típicas son de tamaño pequeño a mediano y requieren alta precisión, como carcasas de engranajes, culatas de cilindros, bielas y brazos de palanca.
El proceso de fundición del molde de cáscara consta de los siguientes pasos:
Creación de patrones: se crea un patrón de metal de dos piezas con la forma de la pieza deseada, generalmente de hierro o acero. A veces se utilizan otros materiales, como el aluminio para la producción de bajo volumen o el grafito para la fundición de materiales reactivos.
Creación del molde: primero, cada mitad del patrón se calienta a 175-370 ° C (350-700 ° F) y se recubre con un lubricante para facilitar la extracción. A continuación, el patrón calentado se sujeta a una caja de descarga, que contiene una mezcla de arena y un aglutinante de resina. La caja de descarga está invertida, lo que permite que esta mezcla de arena y resina cubra el patrón. El patrón calentado cura parcialmente la mezcla, que ahora forma una capa alrededor del patrón. Cada mitad del patrón y el caparazón circundante se cura hasta su finalización en un horno y luego el caparazón se expulsa del patrón.
Ensamblaje del molde: las dos mitades de la carcasa se unen y se sujetan de forma segura para formar el molde de la carcasa completo. Si se requieren núcleos, se insertan antes de cerrar el molde. Luego, el molde de la cáscara se coloca en un matraz y se sostiene con un material de respaldo.
Vertido: el molde se sujeta de forma segura mientras el metal fundido se vierte desde un cucharón en el sistema de compuerta y llena la cavidad del molde.
Enfriamiento: una vez que se ha llenado el molde, se permite que el metal fundido se enfríe y se solidifique en la forma de la pieza final.
Retirada de la fundición: después de que el metal fundido se haya enfriado, se puede romper el molde y retirar la fundición. Se requieren procesos de recorte y limpieza para eliminar cualquier exceso de metal del sistema de alimentación y la arena del molde.
Ejemplos de elementos moldeados de carcasa incluyen carcasas de engranajes , culatas de cilindros y bielas. También se utiliza para fabricar núcleos de moldeo de alta precisión.
Proceso
El proceso de creación de un molde de concha consta de seis pasos: [2] [5]
- La arena de sílice fina que está cubierta con una fina resina fenólica termoendurecible (3–6%) y un catalizador líquido se vierte, sopla o dispara sobre un patrón caliente . El patrón generalmente está hecho de hierro fundido y se calienta a 230 a 260 ° C (450 a 600 ° F). Se deja que la arena se asiente sobre el patrón durante unos minutos para permitir que la arena se cure parcialmente.
- El patrón y la arena se invierten luego para que el exceso de arena caiga libre del patrón, dejando solo la "cáscara". Dependiendo del tiempo y la temperatura del patrón, el grosor del caparazón es de 10 a 20 mm (0,4 a 0,8 pulgadas).
- El patrón y la cáscara juntos se colocan en un horno para terminar de curar la arena. El armazón ahora tiene una resistencia a la tracción de 350 a 450 psi (2.4 a 3.1 MPa).
- La cáscara endurecida luego se quita del patrón.
- A continuación, se combinan dos o más conchas, mediante sujeción o encolado con un adhesivo termoendurecible, para formar un molde. Este molde terminado puede usarse inmediatamente o almacenarse casi indefinidamente.
- Para la fundición, el molde de la concha se coloca dentro de un matraz y se rodea con perdigones , arena o grava para reforzar la concha. [6] [7]
La máquina que se utiliza para este proceso se llama máquina de moldeo de carcasas . Calienta el patrón, aplica la mezcla de arena y hornea la cáscara.
Detalles
La configuración y producción de los patrones de moldes de cáscara lleva semanas, después de las cuales se puede lograr una producción de molde de 5 a 50 piezas / h. [8] Los materiales comunes incluyen hierro fundido , aluminio y aleaciones de cobre . [1] Los productos de aluminio y magnesio tienen un promedio de aproximadamente 13,5 kg (30 lb) como límite normal, pero es posible fundir artículos en el rango de 45 a 90 kg (100 a 200 lb). [ cita requerida ] El extremo pequeño del límite es 30 g (1 oz). Dependiendo del material, el moldeable de sección transversal más delgada es de 1,5 a 6 mm (0,06 a 0,24 pulg.). El calado mínimo es de 0,25 a 0,5 grados. [1]
Las tolerancias típicas son 0,005 mm / mm o pulg / pulg porque el compuesto de arena está diseñado para apenas encogerse y se utiliza un patrón de metal. El acabado de la superficie fundida es de 0,3 a 4,0 micrómetros (50 a 150 μin) porque se utiliza una arena más fina. La resina también ayuda a formar una superficie muy lisa. El proceso, en general, produce fundiciones muy consistentes de una fundición a la siguiente. [5]
La mezcla de arena y resina se puede reciclar quemando la resina a altas temperaturas. [6]
Ventajas y desventajas
- Ventajas
- El moldeado de conchas se puede automatizar completamente para la producción en masa . [2]
- La alta productividad, los bajos costos de mano de obra, los buenos acabados superficiales y la precisión del proceso pueden compensarse con creces si se reducen los costos de mecanizado.
- Hay pocos problemas debido a los gases, debido a la ausencia de humedad en la cáscara, y el poco gas que todavía está presente escapa fácilmente a través de la fina cáscara. Cuando se vierte el metal, parte del aglutinante de resina se quema en la superficie del caparazón, lo que facilita la agitación. [1] [5]
- Se pueden formar formas complejas y detalles finos con muy buen acabado superficial, alta tasa de producción y bajo costo de mano de obra (si se automatiza).
- Bajo costo de herramientas, pocos desperdicios generados.
- Se pueden producir piezas muy grandes y formas complejas.
- Muchas opciones de materiales.
- Bajo costo de herramientas y equipos.
- La chatarra se puede reciclar.
- Es posible un plazo de entrega corto.
- Desventajas
- El sistema de compuerta debe ser parte del patrón porque todo el molde se forma a partir del patrón, que puede ser costoso.
- La resina para la arena es cara, aunque no se requiere mucha porque solo se está formando una cáscara. [5]
- Alto costo de equipo.
- Mala resistencia del material.
- Posibilidad de alta porosidad.
- A menudo se requiere mecanizado secundario.
- Alto costo de mano de obra si se hace manualmente.
Aplicaciones
Culatas, bielas, bloques y colectores de motor, bases de máquinas.
Referencias
Notas
- ↑ a b c d Degarmo , 2003 , p. 310 .
- ↑ a b c Degarmo , 2003 , p. 308 .
- ^ Recknagel, Ulrich. "El proceso de moldeo de Shell: una innovación alemana" (PDF) . Huettenes-albertus : 1/7.
- ^ Recknagel, Ulrich (2008). "GIESSEREI Rundschau" (PDF) . Fachzeitschrift der Österreichischen Giesserei-Vereinigungen : 17/36.
- ↑ a b c d Degarmo , 2003 , p. 309 .
- ↑ a b Todd, Allen y Alting 1994 , p. 267 .
- ^ "Eliminación de moho Prime" . Miércoles, 12 de diciembre de 2018
- ^ Kalpakjian, Serope (2010). Ingeniería y tecnología de fabricación (6ª ed.). Nueva York: Prentice Hall. pag. 261. ISBN 978-0-13-608168-5. OCLC 305147413 .
- ^ https://sarasotamoldpros.com/
http://www.custompartnet.com/wu/shell-mold-casting .
https://thelibraryofmanufacture.com/shell_mold_casting.html
https://monroeengineering.com/blog/what-is-shell-molding/
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.
- Todd, Robert H .; Dell K. Allen; Leo Alting (1994). Guía de referencia de procesos de fabricación . Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0.