También conocido como fundición de precisión, el proceso de fundición de inversión es exactamente lo que su nombre indica. Es una técnica utilizada en el mundo metalúrgico para facilitar y agilizar el proceso de fabricación de piezas metálicas idénticas y partes de maquinaria.
Tiene un pasado interesante en el mundo del arte, con investigaciones antiguas que muestran cómo solía ser la elección para hacer joyas y decoración. Pero hoy en día es un procedimiento de uso masivo con muchos trabajadores de fábricas involucrados.
En este artículo, aprenderá más sobre este proceso. Comprenderá cómo funciona y qué lo hace tan económico. Así que si te interesa esta técnica que está presente en tu día a día, ¡sigue leyendo!
¿Qué es el casting de inversión?
Este es un proceso de microfusión que supera todas las expectativas cuando se trata de precisión. El proceso de fundición se realiza, en general, vertiendo material líquido en la cavidad de un molde. Este líquido se curará con el tiempo por una reacción química o enfriamiento. Para completar el proceso, la parte solidificada, también conocida como fundición, se expulsa o se rompe fuera del molde.
Con el uso de cera, plástico o incluso madera, se hace un molde con el patrón previsto. Luego se fabrica la tripa y se templa en cámaras de alta temperatura. Después de eso, el metal líquido se vierte en él y se deja enfriar. La precisión de esta técnica proviene especialmente de esta parte.
La cera y el material utilizado para el molde es el patrón perfecto y puede tener muchas curvas o bordes afilados. Incluso puede tener algunas abolladuras y arañazos. Pero la carcasa llenará todos estos lugares y permanecerán en su lugar después de que el material se haya derretido.
Y tan pronto como se vierta el metal líquido, llenará cada centímetro de la carcasa, incluso las manchas y las abolladuras. Esto proporciona la superficie perfecta. Si el patrón es perfecto, la pieza también lo será.
¿Para qué se utiliza el casting de inversión?
Es una tecnología de fabricación para fundición de precisión. Esto se debe a que puede reproducir patrones de formas complejas con gran detalle.
Hoy en día, esto se puede utilizar principalmente en las empresas de microfundición de piezas metálicas y piezas para máquinas. La fundición de inversión se utiliza en las industrias de armas de fuego, servicio de alimentos, gas y petróleo y energía.
Las fundiciones de inversión se emplean en una variedad de sectores, que incluyen armas, servicio de alimentos, gas y petróleo, y la industria energética. Y está presente en tu vida diaria como en las piezas de tu refrigerador, auto y más. En lugar de hacer cada uno solo en una fundición de inversión con maquinaria pesada y mucha, mucha gente, pueden hacer miles con fundición permanente e incluso desechables.
E incluso puede usarlo para arte y decoraciones. De hecho, se puede utilizar para la industria. Pero los propietarios de pequeñas empresas y los artesanos pueden hacerlo a menor escala con diferentes tipos de materiales para hacer arte y joyería.
¿Por qué se llama casting de inversión?
La fundición de inversión es una técnica de fundición de siglos de antigüedad basada en la fundición a la cera perdida. El procedimiento se conoce así porque el patrón del molde utilizado en este proceso de fundición está "revestido" con material líquido. Durante el proceso de fundición por inversión, los materiales de inversión se utilizan para crear un molde en el que se puede verter el metal líquido.
¿Cuál es la diferencia entre fundición y moldeado?
Ahora que sabe qué es el casting de inversión y que involucra moldes, debe preguntarse si hay una diferencia entre los dos.
Y sí, lo hay. La distinción fundamental entre moldeo y fundición es el material utilizado en la operación. La fundición normalmente se hace con metal, pero el moldeo se hace con plástico. En ambos casos, el material fundido se vierte en una matriz o molde para darle la forma final.
Y aquí hay un paso de fundición de inversión de aluminio en el que la tecnología juega un papel importante. Hoy en día, el negocio de la impresión 3D se ha vuelto más accesible para las personas, lo que hace que el proceso de moldeado sea aún más común.
Puede encontrar muchas pequeñas empresas en línea que utilizan los modelos de plástico hechos con la máquina de impresión 3D para hacer moldes. La resina es el material más común que utilizan para hacer artesanías con estos moldes. Con estos moldes se hacen salvamanteles, aretes y un montón de figuras.
En escalas más grandes, algunas industrias y fundiciones de inversión están comenzando a ver un beneficio en el uso de modelos impresos en 3D para hacer moldes permanentes. De esa forma, los procesos de patrones y modelado pueden ser más baratos y rápidos, demandando menos tiempo y dinero para resultados similares. Aunque cuanto más precisas sean las máquinas de impresión 3D, más caras serán.
Pero hablando de eso, ¿qué tipos de fundición de aluminio existen?
Tipos de fundición de inversión en industrias.
No hay un solo tipo de metal en el proceso de revestimiento de fundición a la cera perdida. De hecho, la gama puede sorprender a muchas personas. Es un proceso económico y muy versátil. La fundición de inversión se puede utilizar para una variedad de aplicaciones. El casting de inversión es una excelente opción para las personas que priorizan la calidad y el ahorro de tiempo.
Hay muchos tipos de coladas, como por ejemplo:
- Fundición de acero inoxidable.
- Fundición de acero al carbono.
- Fundición de metales.
- Fundición rápida de prototipos.
- Fundición de inversión de aluminio
- Fundición de latón
- Fundición de bronce
- Fundición de cobalto
- Fundición de acero para herramientas
¿Ver? Hay muchas posibilidades, y no solo para los metales, sino también para la carcasa. Diferentes tipos de resultados exigen diferentes tipos de fundición. Algunos son más populares que otros, pero aquí están algunas de estas posibilidades que se pueden hacer.
● Fundición en arena
Un método de fabricación de piezas fundidas en un molde de arena. La fundición en arena puede producir fundición de acero, hierro y la mayoría de las aleaciones no ferrosas.
Este método es ideal para detalles precisos y patrones de formas complejas. Tiene un costo subjetivamente bajo, y es más utilizado con partes y piezas automotrices.
● Fundición a presión por gravedad
Esta es una técnica de moldeo en la que el material fundido se inyecta con un molde de metal por gravedad, luego se enfría y solidifica dentro del molde para producir una fundición.
Pero existe la necesidad de evacuar el aire dentro del molde, por lo que aún se deben tomar acciones después del proceso. En realidad, este método es más propenso a agrietarse y romperse, por lo que es necesario tener mucho cuidado con el producto final.
● Fundición a baja presión
Este método utiliza presión para asegurarse de que la colada cristalice y garantice la mejor calidad del producto. Es excelente para fundiciones delgadas y usa todo el metal fundido necesario, dejando menos desechos.
El equipo simple también ayuda en el valor de rentabilidad. También es menor la necesidad de mano de obra, y su sencillez ayuda en la formación y uso de los materiales.
● Fundición centrífuga
En esta técnica de fundición, las materias primas se convierten en un molde giratorio, que luego se llena y cementa por fuerza centrífuga.
Este método usa mucho menos metal que los otros. El proceso de hilado es una buena opción para hacer que el material líquido atraviese todos los rincones del proyecto. Pero hay algunas desventajas en este proceso. Se trata de mucha más maquinaria, y la calidad final puede no ser la mejor.
● Fundición a presión al vacío
Un proceso avanzado de fundición a presión que mejora las propiedades mecánicas y la calidad de la superficie de las piezas de fundición a presión eliminando o reduciendo significativamente los poros y los gases disueltos en el proceso al extraer el gas de la cavidad del molde. Esta es una excelente manera de hacer fundiciones más delgadas y se necesita menos maquinaria.
● Fundición a presión por compresión
La fundición a presión por compresión es un proceso de obtención inmediata del producto o pieza en bruto mediante el endurecimiento de un metal líquido o semisólido bajo una mayor presión y una conformación fluida. Brinda los beneficios de un alto uso de metal líquido, un proceso más simple y una calidad constante.
Es un proceso de formación de metales que utiliza menos energía y tiene una amplia gama de posibles aplicaciones. También ayuda a eliminar poros y otros posibles defectos de la pieza.
● Fundición de espuma perdida
Es un proceso de fundición revolucionario en el que se forma un grupo de modelos combinando modelos de parafina o espuma que son comparables en tamaño y forma a la fundición. Después de cepillar y curar el revestimiento refractario, se vibra enterrándolo en arena de cuarzo seca. El metal líquido ocupa la ubicación del modelo después de la solidificación y el enfriamiento después de ser vertido bajo presión aplicada para vaporizar el modelo.
Así que en cuanto esté lista, tendrás una pieza de fundición de alta precisión. Este método también es bueno para el planeta, es limpio y no contamina.
● Fundición continua
Funciona con la idea de verter continuamente metal fundido en un molde de metal específico conocido como cristalizador. La fundición endurecida (con costra) se extrae constantemente del extremo opuesto del molde y puede tener cualquier longitud o longitud fija de fundición.
Por su acción de enfriamiento rápido, el material es duro y fuerte. También es un proceso muy económico.
● Casting de inversión
En cuanto a la fundición de aluminio, es el proceso de hacer un patrón a partir de un material fusible y cubrir la superficie del patrón con muchas capas de material refractario. Luego, el diseño se funde fuera de la carcasa del molde para obtener un molde sin superficie de separación. Finalmente, el proceso se llena después de hornear a altas temperaturas.
Este tiene la mayor precisión en lo que respecta a la dimensión de la superficie y las características geométricas.
Ventajas y desventajas de la fundición de inversión
Ya sabe cuán rentable y de alta calidad es la fundición de inversión. ¡Ahora comparemos sus ventajas y desventajas!
Ventajas
- Da un acabado suave al producto final.
- Tiene una producción más rápida.
- Tolerancias ajustadas
- Herramientas asequibles
- Variación de tamaño de rango alto
- Gran variedad de materiales (ferosos y no ferosos)
Desventajas
- Mayor tiempo de entrega
- Un poco más caro que la fundición en arena.
Este es de hecho un gran proceso. Y una opción increíble para aquellos que no quieren pasos complejos y aun así obtienen un producto final casi perfecto.
Pero, ¿por qué se utiliza la cera en el proceso de microfusión?
Durante las operaciones de montaje y acabado, se utilizan ampliamente ceras pegajosas. Estas ceras ayudan en la unión de diferentes ceras de patrón entre sí o en la construcción de un conjunto de bebedero. La cera ayuda en la formación de un adhesivo fuerte entre las piezas, lo que les permite resistir el manejo de los trabajadores mientras se crea la cubierta de cerámica.
La cera es el mejor material para ayudar a que el molde sea preciso y fuerte. Cuanto más apretado esté el molde, más suave y preciso será el producto final. Puede derretirse más tarde, de una manera fácil y rápida. Pero el molde hecho por él se mantiene limpio y liso, sin interrumpir el acabado de la pieza. También es un material económico, por lo que es una opción común para toda la industria.
¿Cuál es la diferencia entre fundición de inversión y fundición en arena?
El moldeado en arena y el moldeado por inversión son dos procesos para producir objetos metálicos que implican verter metal fundido en moldes. A pesar de que estas tecnologías tienen miles de años, se han desarrollado a lo largo del tiempo para reducir la cantidad de metal utilizado y la cantidad de mecanizado y pulido necesarios. Sin embargo, existen distinciones sustanciales entre estos dos procedimientos de fabricación de componentes metálicos.
Su proceso puede parecer similar, pero la diferencia clave está en el molde. Uno usa arena y el otro usa cera.
La fundición de inversión también tiene un alto costo de preproducción para desarrollar un diseño de cera y una cubierta de cerámica, y luego hacer artículos con un acabado suave. Si bien la fundición en arena es menos costosa que la fundición de inversión, requiere un proceso posterior para hacer frente a la superficie rugosa del producto final.
Entendamos ambos métodos para tener una mejor visión de cómo estas diferencias afectan cada proceso de revestimiento de microfusión.
cómo las diferencias de fundición en arena y fundición de inversión afectan cada proceso.
Moldeo en arena
En este método, se hace un molde compactando arena alrededor del patrón o modelo del proyecto terminado. Uno puede desgarrar el diseño, puede sacarlo del molde. Puede volver a montar las dos piezas del molde y verter el metal fundido en los agujeros. Cuando el metal se ha enfriado lo suficiente, puede quitar las piezas. Puede recuperar la arena de nuevo y separar las piezas.
Así, el molde hecho de arena se puede reutilizar o recrear. El costo puede reducirse ya que se puede quitar la arena del molde y triturarla para volver a fabricarla.
Por lo general, estos moldes están hechos de dos partes. Se unen firmemente entre sí, por lo que el material puede verterse en el interior. Pero el molde no se puede reutilizar. Se destruyen en su mayoría en el proceso. Dado que la arena es reutilizable, otros moldes son fáciles y rápidos de hacer.
Esto también es genial con detalles y piezas de formas complejas, pero el producto final puede no resultar tan preciso.
Casting de inversión
En cuanto al casting de inversión, las cosas son un poco diferentes. Sus productos terminados son suaves y básicamente perfectos, llenos de detalles y fuertes.
En este caso, el molde se fabrica construyendo una versión en cera del producto final. Luego, el molde va a un lugar de alta temperatura y el modelo de cera se derrite.
Se pueden construir varios diseños de cera en un árbol y conectarlos cuidadosamente usando rieles de cera y bebederos para moldear múltiples componentes a la vez. Después de eso, el "árbol" se sumerge continuamente en una suspensión de cerámica, que se endurece a medida que se seca.
El árbol y sus diseños se calientan para disolver la cera después de obtener numerosas capas de cerámica que se han dejado solidificar. La cera en los bebederos y las compuertas también sale del árbol, formando túneles y tuberías para que el metal fundido los siga y llene completamente el molde.
La diferencia entre este proceso y el proceso de fundición en arena es que el molde no se puede reutilizar ni recuperar. La cera se derrite a temperaturas más altas, pero la arena solo se disuelve, pero se puede volver a hacer.
¿Cómo es el proceso de casting de inversión?
Ahora aprenderá paso a paso cómo se fabrican estos moldes y cómo se comercializa el producto terminado.
1. Creación de patrones
Primero debe crear el patrón para el producto final. Puedo hacer esto de muchas maneras. Puede inyectar la cera en un troquel, formado manualmente a partir de un bloque de cera, o producido con una impresora 3D y el material de cera adecuado.
2. Hacer un árbol
Un árbol es una estructura donde se juntan los moldes. En esta etapa, se lo conoce como un árbol, ya que cada diseño de cera por separado es efectivamente una "rama" y se combinará en una obra de arte terminada una vez que se complete el proceso.
3. Echarlo
El yeso sin cáscara se agrega alrededor del árbol después de que se haya construido. Primero se sumerge el árbol en una suspensión de cerámica. Luego se sumerge en estuco de arena fina. Para que pueda utilizarse, la moldura debe estar completamente seca. Estos pasos se pueden repetir hasta que el molde sea lo suficientemente grueso para soportar las fuerzas de fundición.
4. Quitar la cera
Los patrones de cera deben quitarse antes de que el material elegido se coloque en el molde recién descascarado. Esto se logra con frecuencia calentando la cera en un horno. Para calentar la cera, se puede utilizar alternativamente vapor. El molde puede voltearse para permitir que la cera líquida se drene y se reutilice para hacer nuevos diseños de cera.
5. Vertido del material
Después de quitar la cera, se vierte el material elegido en el orificio que dejó la cera. El líquido tomará la forma del molde y se dejará enfriar. Permanecerá así hasta que esté completamente seco y sólido. Ahora es el momento de terminarlo.
6. Retirado y acabado del producto
Después del enfriamiento, el molde debe romperse para revelar el resultado final. ¡El siguiente paso es pulir el artículo!
Ahora aprenderá paso a paso cómo se fabrican estos moldes y cómo se comercializa el producto terminado.
Una breve historia del proceso de fundición de inversión
La fundición de inversión se hizo popular por primera vez como un método industrial contemporáneo a fines del siglo XIX, cuando los dentistas comenzaron a emplearla en coronas e incrustaciones de empresas de fundición de inversión, según lo informado por Barnabas Frederick Philbrook de Council Bluffs, Iowa en 1800. William H. Taggart de Chicago, cuyo La publicación de 1897 informó sobre su descubrimiento de una técnica, aceleró su aplicación.
También creó un material de revestimiento y una máquina de fundición a presión de aire, así como un compuesto de patrón de cera con cualidades excepcionales. Pero durante la Segunda Guerra Mundial, hubo un aumento en la demanda de producción de formas netas precisas y aleaciones específicas que no podían moldearse usando procesos regulares o necesitaban un mecanizado excesivo. La industria cambió a fundición de inversión. Después de la guerra, se empleó en una variedad de aplicaciones comerciales e industriales que requerían piezas de metal intrincadas.
Sin embargo, el casting de inversión tiene una larga historia que se remonta a miles de años. Su uso inicial fue principalmente para decoraciones y joyas, con patrones de cera de abeja natural, moldes de arcilla y fuelles accionados manualmente para alimentar hornos.
Se descubren ejemplos en todo el mundo, incluidas civilizaciones perdidas hace mucho tiempo, incluida la tumba de Tutankamón en Egipto, los aztecas y mayas de México, y la cultura de Benín en África. El método creó obras de arte intrincadas en cobre, bronce, etc., y oro.
Aplicaciones de fundición de inversión
Con la disponibilidad ampliada de impresoras 3D de mayor resolución, la impresión 3D ahora se puede utilizar para crear moldes de sacrificio significativamente más grandes para fundición de precisión. Space Technology utilizó el proceso para imprimir el molde de un nuevo satélite diminuto. Que luego se sumergió en cerámica para hacer el molde de inversión para un autobús espacial de titanio con un tanque de combustible integrado y enrutamiento de cables integrado.
Los fabricantes de armas suelen utilizar fundición de inversión para producir receptores de rifle, gatillos, martillos y otros componentes de precisión de bajo costo. Y está presente en su vida diaria, incluidas partes de su refrigerador y automóvil. Las piezas necesarias para montar esta electrónica, y muchas otras, se fabrican en masa con estas técnicas y similares.
Para concluir
La fundición a la cera perdida es un método mundialmente conocido para producir en masa piezas y piezas para maquinaria. Es económico y rentable para la industria. La fundición de inversión proporciona componentes de precisión al tiempo que reduce el desperdicio de material, el consumo de energía y el mecanizado posterior. También puede asegurar la creación de piezas extremadamente complicadas. Esto hace que el método de microfusión sea muy valioso para los ingenieros de diseño.
Este procedimiento se utiliza para fabricar piezas pequeñas desde hace más de 5,000 años. Primero se usó para hacer joyas y decoraciones, y hasta el día de hoy, los propietarios de pequeñas empresas y los artesanos usan este método para hacer arte a menor escala. Muchas empresas que buscan componentes ligeros y sofisticados ven este tipo de fundición como el futuro.
Al sumergir una cera o un diseño de polímero apropiado en la suspensión de material refractario, se recubre un patrón de fundición de inversión. Esta operación de inmersión se realiza varias veces para mejorar el grosor y la resistencia del revestimiento una vez que se ha solidificado el revestimiento de material refractario.
Una vez que la capa final se ha solidificado, la cera se derrite y se vierte metal fundido, o incluso otros materiales, en la cavidad creada por el diseño de cera. La fundición de metal se retira del molde refractario una vez que el metal se ha solidificado dentro del molde.
Este proceso tiene muchas ventajas, como tamaños de rango alto, puede replicar patrones de formas complejas con facilidad y hace productos fuertes. El costo no es tan elevado como puede ser, por lo que es una buena opción para quienes desean lograr un producto de alta calidad con herramientas sencillas.
Para crear los componentes complicados, la herramienta de fundición de inversión a menudo se compone de muchas secciones que se ajustan entre sí. Este costo inicial es alto, pero se compensa fácilmente con la ausencia de mecanizado y/o construcción posteriores.
Hay mucho que aprender sobre el mundo metalúrgico y cómo afecta nuestra vida diaria. Desde una pequeña pieza en un coche que puede prevenir accidentes o darnos comodidad, ¡hasta una parte de un autobús espacial!
