¿Qué es la fundición en arena?

La fundición en arena es un proceso versátil que permite producir piezas de diversos tamaños, formas y complejidad. Los moldes de arena son económicos, extremadamente resistentes al fuego e incluso se pueden usar para la fundición de acero, razón por la cual la fundición en arena representa el 60 % de todas las fundiciones de metal. Para la producción rentable de lotes pequeños, la fundición en arena se considera el método de fabricación preferido. Pero, ¿qué es exactamente la fundición en arena? En este artículo, el equipo de LS le sumergirá en el vasto conocimiento sobre la fundición en arena y le explicará su definición, principios de funcionamiento, ventajas, desventajas y ejemplos.

¿Qué es la fundición en arena?

La fundición en arena es un proceso sumamente versátil . Puede utilizarse con cualquier aleación metálica, sea ferrosa o no. Este proceso se emplea en grandes plantas industriales para la producción en masa de piezas metálicas fundidas para la industria automotriz, como bloques de motor y culatas.

Para crear la superficie lisa del molde, se utiliza un material a base de sílice, como arena natural o sintética. La superficie del molde se divide en dos partes: la superior (parte superior) y la inferior (parte inferior). El molde se llena con metal fundido mediante un crisol y se deja solidificar. El último paso consiste en recortar el exceso de metal para la fundición .

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la fundición en arena?

La fundición en arena es un proceso que tiene tanto ventajas como desventajas.

¿Cómo funciona la fundición en arena?

La fundición en arena sigue el principio de la fundición por gravedad . El metal fundido se vierte en el molde, llenando la cavidad y dándole la forma deseada. A medida que el metal se enfría y solidifica, adquiere la forma final. La pieza solidificada se retira del molde y se somete a procesos de acabado adicionales, como el esmerilado y el arenado.

Durante la solidificación, el metal se contrae, lo que provoca tensiones internas y cambios dimensionales. Para garantizar la integridad de la pieza fundida, deben considerarse factores de diseño adecuados, como el uso de mazarotas o enfriadores.

¿Cómo se realiza el moldeo en arena paso a paso?

El proceso de fundición en arena es complejo y metódico, e involucra múltiples pasos y conexiones para garantizar la calidad y el rendimiento de la pieza final. A continuación, se muestra el diagrama de flujo detallado del proceso de fundición en arena:

1. Preparación del molde: Fabricar moldes para el modelado según los planos de fundición o los requisitos de diseño . Los moldes pueden ser de madera, metal o plástico, dependiendo de la complejidad de la fundición y del volumen de producción.
2. Preparación y mezcla de la arena: Seleccione la arena adecuada (como arena de cuarzo, arena de sílice, etc.) y el aglutinante (como arcilla, resina, etc.) y mézclelos uniformemente en una proporción determinada para formar una arena de moldeo con cierta resistencia y fluidez.
3. Moldeado: Se llena el molde con la arena de moldeo mezclada y se le da forma mediante compactación, vibración, etc. El molde de arena se divide en un molde superior y un molde inferior, que al combinarse forman una cavidad de fundición completa.
4. Fabricación de machos: Para las piezas fundidas que requieren cavidades internas, se fabrican machos de arena. El proceso de fabricación de machos es similar al del moldeo, pero generalmente requiere el uso de una caja de machos y arena especiales.
5. Combinación: Consiste en combinar el molde de arena superior y el molde de arena inferior (junto con el núcleo de arena) para formar una cavidad de fundición completa. Durante el proceso de cierre de la caja, es necesario asegurarse de que el molde de arena y el núcleo de arena estén colocados correctamente y que se utilicen los elementos de fijación adecuados para unirlos.
6. Fusión del metal: Según los requisitos del material de la pieza fundida , seleccione el equipo y los métodos de fundición adecuados para convertir las materias primas metálicas en estado líquido. Durante el proceso de fundición, es necesario controlar la composición y la temperatura del metal fundido.
7. Vertido: Vierta el metal fundido en la cavidad del molde de forma rápida y uniforme. Durante el proceso de vertido, es necesario controlar la velocidad de vertido y el caudal del metal fundido para evitar defectos como poros e inclusiones.
8. Enfriamiento: El metal fundido se enfría y solidifica en el molde . Durante este proceso, es necesario controlar la velocidad de enfriamiento y el gradiente de temperatura para reducir las tensiones y deformaciones en la pieza fundida.
9. Extracción de arena y limpieza: Una vez que la pieza fundida se haya enfriado por completo, se destruye el molde de arena y se extrae la pieza. A continuación, se eliminan la arena, la cascarilla de óxido y otras impurezas de la superficie, generalmente mediante chorro de arena, esmerilado y otros métodos.
10. Inspección y reparación: Inspección de calidad de las piezas fundidas, que incluye inspección dimensional, inspección de apariencia, ensayos no destructivos (como rayos X, ultrasonidos, etc.) y ensayos de propiedades mecánicas. Las piezas fundidas que no cumplen con los estándares deben repararse o reprocesarse.

¿Cuáles son los tipos de fundición en arena?

La fundición en arena se puede clasificar en varios tipos según el método de preparación y las propiedades del material del molde de arena. A continuación, se presentan algunos de los principales tipos de fundición en arena:

1. Arena mojada

La fundición en arena verde es un método de fundición que utiliza arena de moldeo y arena de macho como materiales de modelado para crear un molde, y el metal líquido llena el molde por gravedad para producir piezas fundidas. Utiliza principalmente arcilla y una cantidad adecuada de agua como aglutinante principal de la arena de moldeo. Una vez hecho el molde de arena, se moldea y vierte directamente en estado húmedo. La fundición húmeda tiene una larga historia y es ampliamente utilizada . Mediante este método se pueden obtener piezas fundidas de acero, hierro y la mayoría de las aleaciones no ferrosas. Sus principales ventajas incluyen abundantes recursos de arcilla, bajo costo, ciclo de fabricación de moldes corto y alta eficiencia de trabajo. La mayor parte de la arena verde de arcilla usada se puede reciclar y reutilizar después de un tratamiento adecuado. Sin embargo, también existen algunas desventajas, como la baja rigidez del molde de fundición, la poca precisión dimensional de las piezas fundidas y la propensión a defectos como el lavado de arena, inclusiones de arena y porosidad.

2. Arena seca

En comparación con la fundición en arena verde, la fundición en molde de arena seca tiene un menor contenido de humedad en el molde . Al fabricar moldes de arena seca, el contenido de humedad húmeda de la arena de moldeo es ligeramente superior al de la arena de moldeo utilizada para moldes húmedos. Sin embargo, después de fabricar el molde de arena, la superficie de la cavidad del molde debe recubrirse con pintura refractaria y luego colocarse en un horno para secar. Después del enfriamiento, el molde se puede cerrar y verter. Este método se utiliza generalmente para fabricar piezas fundidas de acero y piezas fundidas de hierro de mayor tamaño. Sin embargo, dado que el secado de los moldes de arena arcillosa lleva mucho tiempo y consume mucho combustible, y los moldes de arena son propensos a deformarse durante el proceso de secado, lo que afecta la precisión de las piezas fundidas, los moldes de arena seca han tendido a eliminarse desde la adopción generalizada de arena endurecida químicamente. No obstante, en la fundición en arena moderna, la arena seca todavía se utiliza como material de núcleo, especialmente para núcleos con formas complejas, secciones transversales más delgadas, alta resistencia en seco y buenas propiedades de colapso.

3. Arena del núcleo

La arena para machos es el material que se utiliza para formar el núcleo de un molde de arena . Según los diferentes aglutinantes empleados, la arena para machos se clasifica en diversos tipos, como arena de arcilla, arena de vidrio soluble, arena de aceite, arena de grasa, arena de resina, etc. Su función principal es sostener la cavidad del molde de fundición e impedir que el metal fundido se derrame hacia el exterior durante el proceso de vertido. Los distintos tipos de arena para machos presentan características y aplicaciones diferentes, y se seleccionan según los requisitos específicos de la fundición.

¿Qué tipos de arena se utilizan en la fundición en arena?