Sin duda alguna, la fundición en arena es el proceso más utilizado en la industria de la fundición, la producción por medio de este método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena, de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con altas temperaturas de fusión, como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite fundir partes muy pequeñas o muy grandes en cantidades de producción que van desde una pieza a millones de éstas.
La fundición en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde de arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la fundición. Posteriormente, la fundición pasa por un proceso de limpieza e inspección.
Moldes
La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte, ligeramente agrandado, tomando en consideración la contracción y las tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los materiales que se usan para hacer estos modelos son madera, resinas o metales.
El más simple está hecho de una pieza, llamado modelo sólido, que tiene la misma forma de la fundición y los ajustes en tamaño por contracción y maquinado. Su manufactura es fácil, pero la complicación surge cuando se utiliza para hacer el molde de arena. Determinar la localización del plano de separación entre las dos mitades del molde e incorporar el sistema de vaciado y el vertedero de colada para un modelo sólido, puede ser un problema que se dejará al juicio y habilidad del operario del taller de fundición. Por tanto, los modelos sólidos se usan solamente en producciones de muy baja cantidad.
Moldeo en verde
El molde es una cavidad que tiene la forma geométrica de la pieza que se va fundir. La arena de fundición es sílice (Si02) o sílice mezclada con otros minerales. Esta arena debe tener buenas propiedades refractarias, expresadas como la capacidad de resistir altas temperaturas sin fundirse o degradarse. Otras características importantes son: el tamaño del grano, la distribución de tamaños del grano en la mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan mejor acabado superficial en la fundición, pero los granos grandes son más permeables, para que los gases escapen durante el vaciado. Los moldes hechos de granos irregulares tienden a ser más fuertes que los moldes de granos redondos debido al entrelazado de los granos, pero esto tiende a restringir la permeabilidad.
Los moldes de arena verde se hacen de una mezcla de arena, bentonita y agua, el término “verde” se refiere al hecho de que el molde contiene humedad al momento del vaciado. Los moldes de arena verde tienen suficiente resistencia en la mayoría de sus aplicaciones, así como buena refractabilidad, permeabilidad y reutilización.
Moldeo en cascara
El moldeo en cáscara, también conocido como SHELL-MOULDING, se lleva a cabo al poner en contacto arena revestida con resina (arena shell) con el modelo que previamente secalentó a una temperatura de 250ºC. La resina que lleva la arena, al quedar en contacto con la placa modelo caliente, va a aglomerar a la arena alrededor del modelo, quedando un molde en forma de cáscara que separaremos del modelo.
En este proceso, los modelos deben ser buenos conductores del calor, resistir los cambios de temperatura, por lo que deben ser de metal (hierro o acero).
Moldeo silicato CO2
Es un moldeo que trata de endurecer moldes y corazones (machos) sin necesidad de aportes de calor. Se emplean arenas sílices, siendo el aglomerante el silicato sódico hidratado (Na2OSiO2·XH2O). El molde se hace pasar a través de una corriente de CO2, reaccionando este con el silicato sódico y el agua .Esta reacción da como resultado un carbonato de sodio y un gel de sílice, que es el elemento fundamental como aglutinante de la arena. Los modelos y las cajas utilizadas pueden ser los mismos que para el moldeo en arena en verde.
Pinturas refractarias
La principal función de un recubrimiento refractario para moldes y corazones es la de presentar una película fina, homogénea, refractaria, lubricante y resistente a la penetración del metal fundido para producir piezas con un buen a excelente acabado superficial.
La industria metal mecánica exige que la calidad y las piezas de fundición de cualquier metal o aleación reflejen una copia fiel del modelo requerido. Es aquí donde los recubrimientos refractarios juegan un papel importante.
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