La fabricación de engranajes generalmente requiere precisión, resistencia y la habilidad para manejar formas complicadas en condiciones difíciles. En usos como los stands de prueba de transmisión de helicópteros, las cajas de cambios tienen que copiar velocidades reales, pesos y fuerzas cambiantes mientras mantienen un buen control de vibraciones y una construcción sólida. Las antiguas formas de fabricar carcasas de cajas de cambios, especialmente las con piezas soldadas, muestran grandes problemas cuando las formas se detallan y el rendimiento se eleva.

Los primeros diseños de cajas de cambios para automóviles tenían ejes paralelos simples y carcasas básicas en forma de caja. Las estructuras fabricadas funcionaban bien y ahorraban dinero allí. Pero las necesidades cambiaron a mejores sistemas como los puestos de prueba de helicópteros. Estos requieren tamaños más grandes, más potencia, configuraciones angulares complicadas y un fuerte control de vibraciones para obtener resultados reales de las pruebas. Las carcasas fabricadas fallan aquí debido a problemas en el diseño, la uniformidad del material, la precisión de la soldadura y el manejo de la tensión.

Las carcasas fabricadas de la caja de engranajes no estaban a la altura de la tarea

Varios defectos básicos hacen que las carcasas fabricadas no sean adecuadas para cajas de cambios avanzadas:

• El diseño mecánico y la creación de impresiones se vuelven costosos y difíciles para formas inusuales.
• Las carcasas de construcción con lados no paralelos se vuelven resistentes y caros a través de la soldadura y la colocación de piezas juntas.
• Las construcciones soldadas aportan rasgos materiales desiguales, lo que dificulta los verdaderos controles estructurales.
• Los espacios estrechos en formas complejas limitan la soldadura y el sellado completos, arriesgando fugas o manchas blandas.
• Las esquinas afiladas causan la acumulación de estrés, por lo que se necesitan soportes o soportes adicionales.
• Las diferencias en la calidad de la soldadura cambian cómo se propagan las cargas y cómo actúa la vibración.
• Las soldaduras pobres o desiguales perjudican la resistencia general.
• Los largos tiempos de construcción, incluidos los pasos de tratamiento térmico, ralentizan el acabado del proyecto.

Estos problemas muestran la clara necesidad de otro método. Debe dar rasgos materiales estables, formas exactas y trabajo confiable bajo cargas pesadas.

El proceso de fundición de espuma perdida

Casting de espuma perdida da una mejor opción para hacer carcasas de caja de cambios complejas. El método comienza con una forma de espuma hecha de poliestireno expandido (EPS). Esta forma copia la pieza metálica final con todo el detalle. Los trabajadores recubren el patrón con material refractario. Forma una barrera durante el vertido y da soporte. A continuación, el patrón recubierto entra en arena suelta dentro de un matraz. La arena se empaqueta firmemente, y el molde está listo para el metal.

Se vierte metal fundido, a menudo hierro dúctil para uso en cajas de cambios, que convierte la espuma en vapor y llena el espacio exactamente. La espuma desaparece, generalmente sin trozos restantes. Los gases se deslizan a través del recubrimiento y la arena. Después del enfriamiento, la pieza fundida sale, se limpia y termina.

Los principales pasos incluyen:

• Creación de patrones: La espuma se corta o forma para ajustarse al diseño de la pieza.
• Aplicación de recubrimiento: lavado refractario construye una carcasa como cerámica para sostener y proteger.
• Bloqueo y moldeo: El embalaje de arena mantiene el molde fuerte.
• Verter: flujo de metal controlado toma la espuma’ su lugar.
• Enfriamiento y limpieza: El enfriamiento lento reduce las tensiones. A continuación, la eliminación de arena y el trabajo de superficie siguen. 
  

hierro dúctil

El hierro dúctil sigue siendo la mejor opción para las carcasas de la caja de cambios. Ofrece buena resistencia, flexibilidad y rasgos estables. Los elementos añadidos como el níquel, el cobre y el magnesio aumentan su rendimiento. El método de espuma perdida mantiene la estructura uniforme, sin los cambios que causa la soldadura.

Mejor alivio del estrés que recocido

El enfriamiento dentro del molde provoca una caída lenta de la temperatura. Esto supera el recocido regular en hornos. Esto conduce a menores tensiones residuales, menos flexión o grietas, y más acciones de material esperadas a través de toda la colada.

Ventajas de diseño e integración

La fundición de espuma perdida ofrece una gran libertad en el diseño de las carcasas de la caja de cambios. Los espacios internos pueden formarse directamente en la fundición para sistemas electrónicos o de aceite. Los ángulos de entrada/salida complejos se ajustan a las necesidades del helicóptero. Los espesores de las paredes cambian cuando es necesario para sostener los rodamientos y dirigir las fuerzas. Las esquinas redondeadas eliminan los puntos de tensión y mejoran la resistencia a la fatiga.

La construcción de una sola pieza facilita la unión y reduce el trabajo de montaje en comparación con configuraciones soldadas de muchas partes.

Análisis Avanzado de Vibración

El control de vibraciones es muy importante en las pruebas de transmisión de helicópteros. El soporte de ensayo debe evitar añadir ruido o movimientos adicionales. Incluso el material en una carcasa fundida hace que los controles de elementos finitos y las predicciones de modo sean más simples. A diferencia de las fabricadas que necesitan simulación de soldadura, las fundiciones permiten modelar claramente la forma y las esquinas para mejorar los resultados.

¿Fabricación Aditiva?

La fabricación aditiva se adapta bien a piezas pequeñas. Pero la fundición de espuma perdida es mejor para objetos grandes y pesados que pesan entre 5.000 y 10.000 libras. Estos tamaños aparecen a menudo en carcasas de cajas de cambios aeroespaciales. El método maneja el detalle, el tamaño y el costo en un buen equilibrio.

Productos finales

Las carcasas de caja de engranajes fundidas de espuma perdida dan la máxima calidad. Resultan precisos, fuertes y listos para usos dinámicos. El enfoque crea piezas con gran aislamiento de vibraciones, construcción sólida y seguridad. Esto los hace perfectos para puestos de prueba de alto rendimiento.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué ventajas ofrece la fundición de espuma perdida sobre las carcasas de caja de cambios fabricadas?

La fundición de espuma perdida da rasgos materiales estables. Elimina las desigualdades de la soldadura, corta la acumulación de tensión, permite formas complejas sin problemas de montaje y acorta los tiempos de construcción en comparación con la fabricación.

¿Por qué el hierro dúctil se utiliza comúnmente en la fundición de espuma perdida para cajas de cambios?

El hierro dúctil mezcla alta resistencia, flexibilidad y rasgos mecánicos fiables. Maneja cargas extremas y fuerzas cambiantes en usos de caja de cambios.

¿Cómo mejora la fundición de espuma perdida el análisis de vibraciones en las cajas de engranajes del stand de prueba?

La estructura única permite un modelado fácil sin comprobaciones de juntas de soldadura. Esto conduce a mejores adivinaciones de las frecuencias naturales y las acciones de vibración.

¿Es la fundición de espuma perdida adecuada para la producción a gran escala?

Sí, el proceso funciona bien para la salida de alto volumen mientras mantiene la precisión. Esto es especialmente cierto con herramientas automatizadas.

¿Qué papel desempeña el recubrimiento refractario en la fundición de espuma perdida?

El revestimiento funciona como una barrera entre el metal caliente y la arena. Soporta el patrón de espuma, guía el escape de gas y ayuda al acabado superficial.

Asociarse con un fabricante líder de equipos de fundición de espuma perdida

Las instalaciones de fabricación, proveedores y fábricas que buscan mejorar las operaciones de fundición de espuma perdida se benefician de la colaboración con proveedores de equipos expertos. Tecnología OC, un fabricante profesional y proveedor de equipos de fundición de espuma perdida inteligente de alta gama, ofrece soluciones avanzadas enfocadas en la automatización, la eficiencia energética y la precisión. Como empresa nacional de alta tecnología y socio de la Asociación de Industria de Espuma Perdida de China, OC Technology destaca en equipos de área blanca. Esto incluye totalmente máquinas de moldeo automáticas de forma EPSsistemas de pre-espuma, secadores de aire eficientes en energía con tecnología de bomba de calor, sistemas de vacío centrales, mezcladoras de pintura de tipo elevador, silos de maduración y líneas de producción completas para la creación y procesamiento de patrones de espuma.

Estos sistemas soportan proyectos llave en mano para fundiciones que fabrican componentes complejos como carcasas de cajas de cambios, bloques de motores y otras piezas de alta precisión. Contacto Tecnología OC para comprobar soluciones de equipos personalizados que aumentan la eficiencia, la calidad y la sostenibilidad en los procesos de fundición de espuma perdida.

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