Longsheng

La selección del proceso de fundición es un paso fundamental en el proceso de fabricación de productos, que tiene una influencia directa en el rendimiento final y el coste de producción. Diversos caminos de procesos definen las características de calidad significativas de los componentes metálicos, incluyendo la densidad interna, las propiedades mecánicas y la precisión dimensional , que tienen efectos importantes en la fiabilidad, la vida útil y la competitividad del producto en el mercado. Además, el plan de proceso es un impulsor clave del consumo de material, el consumo de energía, la inversión en moldes y las posteriores tolerancias de mecanizado, y es uno de los principales indicadores para controlar el coste total. En consecuencia, un análisis y una selección cuidadosos del proceso desde el inicio del diseño y la producción son esenciales para la optimización técnica y económica, y son estratégicamente importantes para la rentabilidad general de una empresa. A continuación, analizaremos dos de los grandes procesos de fundición : la fundición de inversión y la fundición en arena , para enriquecer su comprensión.

Referencia rápida: Comparación de dimensiones de núcleos de fundición a la cera perdida frente a fundición en arena

¿Por qué confiar en esta guía? Experiencia práctica de expertos de LS

En LS, comprendemos las frustraciones diarias que supone convertir un diseño innovador en piezas fiables y precisas. Nuestra experiencia se basa en la práctica. El equipo de ingeniería de LS cuenta con años de experiencia práctica y casos de éxito en el campo de la fundición de precisión . Imagine, por ejemplo, el cuerpo de una válvula hidráulica de alta presión para un motor de avión específico. Este módulo presenta un patrón muy complejo y requiere circuitos internos de aceite de alta precisión. Los métodos de fundición tradicionales ofrecen bajos rendimientos y una alta variación en el rendimiento. Los expertos de LS emplean un módulo patentado de solidificación direccional y control para controlar minuciosamente todo el proceso de fundición de precisión. Esto no solo permite el desarrollo de cavidades complejas en un solo paso, sino que también aumenta significativamente la densidad de la microestructura y la uniformidad de la composición, garantizando que el rendimiento del producto cumpla con precisión las estrictas especificaciones de la aviación.

Elegir LS ofrece mucho más que una simple técnica de fundición; ofrece un enfoque integral, probado y fiable, desarrollado por líderes del mercado. Nuestra arraigada filosofía de "redención de procesos" nos permite transformar formas aparentemente imposibles en productos funcionales con excelente rendimiento y bajo coste, lo que aporta competitividad inherente y elimina los riesgos del proyecto. Toda esta profunda experiencia constituye la base sólida de este manual.

¿Qué es la fundición de precisión? ¿Por qué es la "reina de la fundición de precisión"?

La fundición a la cera perdida, también conocida como fundición a la cera perdida , es un proceso que crea piezas fundidas de precisión mediante la construcción de un molde de cera desechable, la aplicación de capas refractarias para formar la carcasa y, posteriormente, la cocción del molde de cera perdida y la fundición del metal fundido. Es considerada la "reina de la fundición de precisión " por su inigualable capacidad de moldeo y rendimiento general.
Las principales fortalezas de este proceso se centran en tres áreas:

1. Presenta una precisión dimensional mucho mejor y un excelente acabado superficial , lo que permite la producción de piezas con forma casi neta con una minimización considerable en la cantidad de mecanizado secundario.
2. La fundición de inversión posee una capacidad incomparable para tratar geometrías intrincadas , permitiendo el moldeo integral de componentes con cavidades extremadamente complejas, patrones complejos o paredes extremadamente delgadas, una hazaña que es muy difícil de lograr utilizando otros métodos.
3. Tiene una amplia compatibilidad de materiales y se puede utilizar con casi todas las aleaciones , especialmente con un excelente desempeño en la fundición de acero inoxidable de alto rendimiento, aleaciones de alta temperatura y otras aleaciones especiales.

La fundición de precisión se ha convertido en un proceso de fabricación indispensable para componentes de alta precisión, desde álabes de turbinas en la industria aeroespacial hasta articulaciones artificiales en la industria médica , pasando por componentes complejos de equipos de alta calidad. Combina armoniosamente diseño complejo, alto rendimiento y economía, convirtiéndose así en la "Reina de la Fundición de Precisión".

¿Cómo puede la fundición en arena dominar el mercado de componentes de alta resistencia a precios bajos?

La fundición en arena , con sus inigualables ventajas de coste y excelente flexibilidad , se ha convertido en el proceso predilecto para la fabricación de componentes pesados. Su posición como el proceso preferido para unidades de metal pesado no se debe a su altísima precisión, sino a su carácter económico y flexible, que se ajusta con precisión a los requisitos básicos del sector de componentes pesados.

Esta competitividad básica se basa en tres consideraciones:

1. En primer lugar, los costos de molde son muy bajos . Los moldes de madera o resina son económicos y rápidos de producir, por lo que son especialmente adecuados para la producción de una sola pieza o en lotes pequeños, evitando una gran inversión inicial.
2. En segundo lugar, la técnica ofrece una excelente flexibilidad. Los moldes de arena están prácticamente limitados por el tamaño, el peso o la complejidad estructural de las piezas, lo que significa que cualquier pieza, desde bancadas de máquinas herramienta de varias toneladas hasta enormes bloques de motor, puede moldearse integralmente.
3. Por último, la fundición en arena permite utilizar una enorme variedad de materiales , lo que significa que se puede producir cualquier cosa, desde hierro fundido común y acero hasta otros metales no ferrosos.

Por lo tanto, la fundición en arena es un proceso de producción irremplazable e ineludible en industrias con altos costos y orientadas a la funcionalidad, como las de máquinas herramienta pesadas, equipos eléctricos de gran potencia y maquinaria excavadora. Ofrece la capacidad de fundir componentes metálicos masivos al menor costo disponible. Esta inigualable rentabilidad explica por qué ha dominado el mercado de piezas pesadas.

Un equilibrio crítico: una comparación entre la fundición de inversión y la fundición en arena en cinco dimensiones esenciales

En decisiones críticas de diseño y fabricación de productos, la elección del proceso de fundición suele ser un equilibrio entre eficiencia, rentabilidad y rendimiento. Como procesos consolidados, la fundición a la cera perdida y la fundición en arena representan dos paradigmas tecnológicos distintos, cada uno priorizando la precisión y la economía. Comprender sus diferencias inherentes no es ganar, sino simplemente ajustarlas a las especificaciones de los proyectos. Las siguientes cinco diferencias clave intentan mostrar un proceso claro de toma de decisiones y ayudarle a encontrar la solución óptima para esta decisión crucial.

• En pocas palabras, la diferencia entre la fundición de inversión y la fundición en arena es básicamente una elección entre las dos filosofías de "mejora constante" y "eficiencia económica".
• El primero, con su precisión inigualable y su moldeado complejo, es la primera opción para los componentes de precisión de alta gama;
• Este último, con su inigualable flexibilidad de costos y su moldeado para trabajo pesado, domina el mercado de trabajo pesado.
• Finalmente, su elección debe basarse en las prioridades de su producto: buscar el máximo rendimiento y complejidad, o conciliar la economía y el ritmo de producción en masa. Esta comparación ofrece una base sólida para su decisión estratégica.

¿Qué tan complejos pueden ser los diseños de fundición de inversión?

La fundición de precisión, la "reina de la fundición de precisión", tiene como principal competencia competitiva la capacidad de materializar los conceptos más audaces de los diseñadores. Supera prácticamente todas las limitaciones geométricas impuestas por los procesos de fabricación tradicionales y, por lo tanto, goza de total libertad para satisfacer las necesidades finales de funcionalidad, aligeramiento e integración del producto.

Esta capacidad de dar vida a diseños complejos se articula principalmente de tres maneras:

1. Permite el moldeo en una sola operación de componentes con cavidades internas detalladas de forma intrincada, pasajes curvos y huecos ocultos , como los complejos conductos de refrigeración de los álabes de las turbinas de los motores, componentes que no se pueden fabricar por otros medios o que son difíciles de fabricar.
2. Posee una excelente capacidad de fundición de paredes delgadas, permitiendo moldear estructuras ligeras con espesores de pared de hasta aproximadamente 0,5 mm, conservando considerablemente el peso de las piezas sin sacrificar la resistencia. Además, permite una integración funcional óptima.
3. Gracias a un diseño avanzado, piezas complejas que de otro modo tendrían que estar compuestas de muchas partes separadas se combinan en una pieza fundida integral rígida, eliminando por completo la pérdida de resistencia y los errores de ensamblaje asociados con las uniones.

Esta es la razón por la que productos que incorporan los niveles más sofisticados de experiencia en diseño industrial, desde álabes de turbinas de aviación con complejos sistemas de refrigeración hasta dispositivos ortopédicos porosos en medicina que reproducen con precisión el esqueleto humano, se basan en la tecnología de fundición a la cera perdida. No se trata solo de un proceso de moldeo; es un facilitador de innovación disruptiva, que separa por completo la sofisticación del diseño de los límites de la fabricación.

Caso práctico de LS: El proceso de redención de cuerpos de válvulas hidráulicas de aviación

Los cuerpos de válvulas hidráulicas de la industria aeroespacial son el "centro neurálgico" de la gestión de movimientos críticos, y su calidad se correlaciona directamente con la seguridad del vuelo y el rendimiento del sistema.

Desafíos encontrados

Una empresa de hardware de aviación tuvo que producir un cuerpo de válvula hidráulica completamente nuevo y extremadamente complejo. Este cuerpo contiene una compleja red de canales de flujo irregulares que se entrecruzan para proporcionar un control hidráulico preciso. Los procesos tradicionales de fundición en arena o mecanizado no solo requieren altos costos de moldeo y largos plazos de entrega, sino que también crean numerosos orificios de proceso y canales de flujo directos, lo que resulta en piezas enormes y voluminosas. Además, sufren una pérdida significativa de presión interna del fluido y un consumo energético alarmante. Además, en la fabricación sustractiva estándar se desperdician costosos materiales de grado aeroespacial , lo que incrementa aún más el costo total.

Soluciones tradicionales

Sacrificar el diseño, recortando gastos en la disposición del canal de flujo y aplicando producción segmentada seguida de ensamblaje, a costa del rendimiento y la fiabilidad del sistema; o invertir una cantidad considerable de tiempo y capital en la creación de moldes complejos con altos niveles de desperdicio. Ambos enfoques tienen dificultades para cumplir simultáneamente con las especificaciones generales de rendimiento, peso, ciclo de entrega y coste, lo que supone un reto considerable para los clientes.

La solución innovadora de LS

Tras un análisis detallado de las dificultades del cliente, el equipo técnico desarrolló una nueva solución combinada de fundición a la cera perdida con fabricación aditiva (FA) . Esta solución no se limita a sustituir el proceso, sino que supone un rediseño y una reingeniería completos del proceso de fabricación.

Creación de valor de LS

No se trata solo de innovación tecnológica; es un proceso de creación de valor que combina rendimiento y asequibilidad. Su valor reside en:

• Facilitar el diseño innovador: romper los bloqueos de fabricación de los procesos tradicionales, permitiendo a los ingenieros centrarse en la realización funcional y desbloquear el potencial ilimitado del diseño de productos.
• Optimización del proceso de fabricación: reducir significativamente los ciclos de creación y entrega de nuevos productos (de semanas a meses), lo que permite a los clientes aprovechar las oportunidades del mercado.
• Mejorar la competitividad general: permitir a los clientes lograr un rendimiento de vanguardia al tiempo que controlan los costos generales de fabricación, logrando así un liderazgo tecnológico en el mercado.

Al lograr esta revolución tecnológica en los cuerpos de válvulas hidráulicas de aeronaves, LS demuestra una vez más su amplia experiencia en procesos y su liderazgo en la integración de la última tecnología y ofrece a los clientes una nueva ventana hacia una producción rentable, eficiente y de alto rendimiento.

¿Cómo los servicios de fundición de inversión en línea reducen los plazos de entrega en un 50%?

Las empresas de fundición a la cera perdida en línea están utilizando la innovación de procesos y tecnología para reducir los plazos de entrega tradicionales de semanas a más de la mitad. No se trata solo de una mejora en la eficiencia, sino de una renovación completa desde el diseño hasta la producción. Su objetivo principal es eliminar las restricciones del molde con un flujo de datos libre y un control máximo de la producción. La clave de esta reducción radical reside en tres cambios básicos:

Producción sin patrones y moldeo digital

En la fundición a la cera perdida tradicional, la creación y el diseño de moldes tardan semanas. Los proveedores de servicios en línea suelen utilizar impresoras 3D de grado industrial para imprimir directamente los patrones de cera. Por ejemplo, LS Company importó una impresora 3D Systems ProJet MJP 2500IC, capaz de imprimir directamente patrones de fundición 100 % en cera sin molde. Esto reduce las semanas necesarias para preparar el patrón de cera a horas y permite su incorporación directa a los procesos de fundición estándar.

Colaboración y convergencia digital

Las plataformas en línea integran eficazmente sistemas como CAD (diseño asistido por computadora), CAE (ingeniería asistida por computadora) y MES (sistemas de ejecución de fabricación) mediante la creación de una plataforma digital integrada. La integración minimiza los silos de datos, lo que permite un flujo fluido desde el pedido hasta la instrucción del proceso y el seguimiento de los datos, reduciendo así el tiempo y los errores causados por la duplicación e inconsistencia de datos.

Gestión inteligente de la producción y monitorización en tiempo real

El sistema MES integrado garantiza una gestión avanzada del proceso de producción. El sistema dispone de modos de programación directa e inversa para optimizar la programación de la producción. Además, la monitorización en tiempo real de los parámetros del equipo (temperatura, presión y tiempo) en los procesos principales de fabricación de conchas, desparafinado y fundición permite la detección de fallos y una respuesta rápida, garantizando una coordinación eficaz de todos los eslabones y reduciendo los tiempos de espera y de inactividad.

En resumen, los servicios de fundición a la cera perdida que ofrece internet reducen significativamente los plazos de entrega gracias a la eliminación de la fabricación de moldes, la conexión y optimización de la cadena de suministro digital y el control inteligente de la producción. Además, aumentan la flexibilidad y la capacidad de control de la producción. Esto los posiciona como los más adecuados para las necesidades de producción de series cortas y de rápida iteración, permitiendo a los clientes beneficiarse de una mayor capacidad de respuesta al mercado y mayor competitividad.

Análisis de la estructura de precios de fabricación de piezas de fundición de inversión personalizadas

El costo de la fundición de precisión refleja la complejidad del proceso y sus múltiples factores de costo. Es fundamental conocer los principales componentes de una cotización. La siguiente tabla describe en detalle los componentes más significativos del costo.

En resumen, una cotización de fundición a la cera perdida personalizada es una expresión integrada del costo del proceso, el material, la gestión y el riesgo. Entre estos factores, el rendimiento del proceso en función del diseño de la pieza es fundamental para el control de costos, y el tamaño del lote del pedido es el factor clave para influir en el precio unitario. Por lo tanto, un control óptimo de costos se basa en el diseño simultáneo con los proveedores desde el principio, en lugar de negociar precios.

Proceso de toma de decisiones de 3 pasos: ¿Qué proceso debería utilizar para su proyecto?

La elección correcta entre fundición a la cera perdida o fundición en arena es esencial para optimizar el rendimiento del producto y minimizar los costos . No posponga esta decisión; aplique este proceso de tres pasos para determinar la mejor opción para su proyecto.

Paso 1: Evaluar las características de la pieza y los requisitos de calidad

Los factores principales son la complejidad de la pieza, la precisión y los requisitos de acabado superficial. Si su pieza contiene cavidades complejas, paredes finas (menos de 3 mm) o requiere un acabado superficial fino (Ra < 6,3 μm), la fundición a la cera perdida es la opción más clara. Sin embargo, si la estructura es simple y existen tolerancias flexibles, la fundición en arena resulta más económica.

Paso 2: Considere la escala de producción y la economía

El tamaño del lote es el factor más importante que determina el costo. La fundición en arena tiene un costo de molde extremadamente bajo, por lo que es ideal para prototipos de una sola pieza, pedidos pequeños o producción en masa. La fundición a la cera perdida implica una alta inversión inicial en el molde, pero el costo de cada pieza se distribuye entre muchas más unidades, lo que ofrece una excelente relación calidad-precio.

Paso 3: Pesar el material y el ciclo de entrega

Finalmente, verifique la compatibilidad de los materiales (ambos son seguros para la mayoría de las aleaciones) y el tiempo de envío. El ciclo de fundición en arena es corto y permite satisfacer rápidamente una necesidad urgente; el ciclo de fundición a la cera perdida es largo, pero ofrece una solución indispensable para componentes complejos y precisos.

En resumen, la clave para tomar una decisión es alinear con precisión el triángulo de complejidad, volumen y costo. Teniendo en cuenta la regla de elegir moldes de revestimiento para piezas complejas, de pequeño tamaño, de producción compleja y de gran volumen, y moldes de arena para piezas de gran tamaño, de producción sencilla, rápida y de bajo costo, tomará la decisión más inteligente tecnológicamente.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuáles son las principales distinciones entre la fundición de inversión y la fundición en arena?

Las principales diferencias entre la fundición a la cera perdida y la fundición en arena son la precisión, el coste y la utilización. La fundición a la cera perdida es extremadamente precisa y suave, por lo que es adecuada para piezas complejas y pequeñas, pero también es extremadamente costosa. La fundición en arena es económica y adecuada para piezas grandes, pero también extremadamente imprecisa y tosca. Por lo tanto, al elegir un proceso, debe considerar los requisitos específicos de su producto.

2. ¿En qué condiciones la fundición de inversión debería sustituir a la fundición en arena?

Utilice la fundición de precisión si requiere alta precisión, acabado superficial o trabajos detallados, como en el ámbito médico o artístico . Utilice la fundición en arena si requiere piezas rentables o de gran tamaño. Para piezas con detalles precisos, utilice la fundición de precisión; para piezas grandes, utilice la fundición en arena.

3. ¿La fundición de precisión es significativamente más cara que la fundición en arena?

Sí, la fundición a la cera perdida suele ser mucho más cara que la fundición en arena. Esto se debe a que la fundición a la cera perdida es compleja y requiere moldes costosos , por lo que es adecuada para piezas de alta precisión. La fundición en arena requiere menos gastos, pero menos precisión, por lo que su coste es varias veces mayor. Si tiene dudas, póngase en contacto con nosotros en LS y le ofreceremos un proceso gratuito de diseño y selección de productos.

4. ¿Se puede utilizar la fundición en arena para producir piezas de acero inoxidable de precisión?

La fundición en arena se puede utilizar para producir piezas de acero inoxidable, pero su precisión es baja y la rugosidad superficial es alta. Es ideal para piezas grandes o que no son de precisión. Para piezas de precisión, la fundición a la cera perdida es más adecuada y permite mantener un alto nivel de detalle. Si su producto de acero inoxidable no requiere alta precisión, la fundición en arena puede reducir costos. De lo contrario, recomendamos utilizar la fundición a la cera perdida.

Resumen

La fundición en arena y la fundición a la cera perdida no son cuestiones de superioridad o inferioridad, sino caminos tecnológicos adoptados para diversos planes de producto. Con una precisión inigualable, una moldeabilidad intrincada y un acabado superficial liso , la fundición a la cera perdida se ha convertido en la opción preferida para piezas estructurales complejas de alta precisión. La fundición en arena, con su costo de molde extremadamente bajo, su flexibilidad dimensional inigualable y su economía, domina firmemente la fabricación de componentes estructurales simples de tamaño grande y mediano, así como la fabricación de pruebas en lotes pequeños. El éxito de su proyecto depende de la combinación perfecta de estos dos procesos.

Si aún no está convencido de su proceso, LS Group puede ayudarle con nuestra amplia experiencia. No solo ofrecemos un análisis gratuito de selección de procesos, sino que nuestro equipo de ingenieros experimentados revisará sus planos, evaluará sus requisitos y recomendará la solución técnica ideal para garantizar el éxito de su proyecto. Además, para afrontar ciclos de desarrollo complejos, podemos optimizar el procesamiento, reduciendo significativamente los procesos de producción y permitiéndole captar rápidamente cuota de mercado. Contacte con LS para hacer realidad sus ideas.

Sube tus dibujos de diseño ahora y obtén una cotización instantánea de fundición de inversión (precio de fundición de inversión), ¡deja que LS sea tu fuerte respaldo en la búsqueda de la máxima precisión de fundición de inversión!