Casting de espuma perdida Es un proceso de fundición por evaporación que utiliza modelos de espuma para producir diversas piezas metálicas. Generalmente, el modelo se fabrica con poliestireno expandido. El primer paso consiste en cubrirlo con una capa de material refractario. Este modelo cubierto se entierra en arena seca. Al verter el metal fundido en el molde, este desplaza el modelo, el cual se evapora.

El patrón desaparece dentro del molde, por lo que no se necesitan líneas de separación, núcleos ni tolerancias de mecanizado. Como resultado, el proceso es especialmente adecuado para un gran número de piezas fundidas complejas.

La selección de materiales es un paso clave en la fundición a la cera perdida. Los distintos metales reaccionan de forma diferente durante el vertido, la solidificación, la eliminación de gases, el control de la contracción, el tratamiento térmico y el mecanizado final. Las aleaciones de aluminio, el acero, el hierro fundido y las aleaciones de cobre son grupos de materiales comunes utilizados en aplicaciones de fundición a la cera perdida.

¿Cuáles son las principales ventajas del aluminio en la fundición a la cera perdida?

Propiedades ligeras y resistentes a la corrosión

El aluminio se utiliza ampliamente en la fundición a la cera perdida. Ofrece bajo peso y una buena resistencia a la corrosión. Estas propiedades lo hacen idóneo para piezas de automoción, carcasas de maquinaria, componentes de bombas, piezas de transferencia de calor y fundiciones estructurales ligeras.

Fabricación de piezas complejas de aluminio mediante fundición a la cera perdida. Permite crear piezas con paredes delgadas y canales curvos. También se pueden generar puntos de montaje y diseños con forma casi final. En la producción en masa, esto se traduce en menor tiempo de mecanizado y menor desperdicio de material que con operaciones secundarias.

Alta conductividad térmica y propiedades eléctricas

El aluminio tiene buena conductividad térmica y se utiliza en productos que requieren disipación de calor, como la carcasa de refrigeración de un compresor de aire, un intercambiador de calor, la carcasa de un motor y muchas piezas utilizadas en equipos electrónicos.

Los moldes para la fundición a la cera perdida pueden fabricarse con espuma, incluyendo conductos internos e incluso superficies externas complejas. El aluminio fundido con este tipo de molde será ligero y presentará una buena transferencia de calor, lo que lo hace ideal para ensamblajes eléctricos y mecánicos que requieren un buen equilibrio entre conductividad, maquinabilidad y coste.

Versatilidad y rentabilidad

La mayoría de las aleaciones de aluminio presentan una amplia gama de propiedades físicas y mecánicas. Si bien algunas ofrecen mayor fluidez en la fundición, otras poseen mayor resistencia, resistencia al desgaste o resistencia a la corrosión. Esto significa que existen aleaciones adecuadas para cada aplicación, lo que permite a las fundiciones seleccionar el material más apropiado para los componentes a fundir, según su uso previsto.

La fundición de aluminio mediante el proceso de espuma perdida resulta rentable para la producción en grandes volúmenes. Este proceso permite el diseño integrado de piezas. En lugar de varias piezas soldadas, atornilladas o mecanizadas, estas pueden diseñarse como una sola pieza fundida. Esto facilita el ensamblaje y también mejora la uniformidad dimensional de las piezas.

¿Cómo se comporta el acero en las aplicaciones de fundición a la cera perdida?

Características de resistencia y durabilidad

El acero se elige para piezas que requieren alta resistencia, capacidad de soportar cargas, resistencia al impacto o larga vida útil. Con la fundición a la cera perdida, las piezas de acero pueden tener geometrías complejas que serían difíciles de producir con métodos convencionales.

Las piezas de acero fundido se utilizan generalmente para la fabricación de maquinaria pesada, equipos de ingeniería, maquinaria agrícola, piezas de desgaste y otros componentes estructurales. Estas piezas poseen buena tenacidad y propiedades mecánicas, lo que las convierte en un material idóneo para dichas aplicaciones.

Precisión dimensional y acabado superficial

La fundición a la cera perdida puede ayudar a lograr una buena precisión dimensional en las piezas de acero. Dado que la geometría real del componente está definida por el molde de espuma, no se necesitan superficies de separación tradicionales, lo que reduce el riesgo de rebabas y desajustes.

El control de los parámetros del proceso es fundamental para la fundición de acero mediante el método de espuma perdida. Factores como la temperatura de vertido, la permeabilidad del recubrimiento, la calidad del vacío, la densidad de la arena de fundición y la calidad del molde de espuma influyen en la calidad de la pieza fundida. Si el gas no escapa de la espuma de forma uniforme, se producirán defectos en la pieza fundida, como porosidad, exceso de carbono o defectos superficiales.

Propiedades metalúrgicas y tratamiento térmico

Las piezas de acero fundido a menudo requieren tratamiento térmico. Este proceso ayuda a que la pieza alcance la dureza, tenacidad o resistencia al desgaste necesarias. La fundición a la cera perdida se puede combinar con procesos posteriores a la fundición, como normalizado, recocido, temple y revenido.

Las propiedades de uso final de un componente fundido dependen en gran medida de la aleación, el proceso de fundición y el tratamiento térmico. En aplicaciones de ingeniería, es práctica habitual probar el material y verificar el proceso antes de iniciar la producción a gran escala.

¿Qué hace que las aleaciones de cobre sean adecuadas para la fundición a la cera perdida?

Excelente conductividad térmica y eléctrica

Las aleaciones de cobre se utilizan para piezas con alta conductividad térmica o eléctrica. Se emplean en conectores eléctricos, componentes de transferencia de calor, cuerpos de válvulas, piezas de bombas y muchos otros accesorios de uso industrial.

La fundición a la cera perdida es especialmente adecuada para producir piezas fundidas de aleación de cobre con geometrías complejas, transiciones suaves y detalles precisos. Este tipo de fundición no suele ser apto para el mecanizado tradicional, ya que requeriría la eliminación de grandes cantidades de material o la pieza podría necesitar varias configuraciones para su finalización.

Resistencia a la corrosión y estabilidad en servicio

Una amplia variedad de aleaciones de cobre poseen propiedades resistentes a la corrosión, especialmente valiosas para su uso en entornos acuáticos, marinos, para el control de fluidos y en aplicaciones industriales. Las piezas fundidas de latón y bronce se utilizan comúnmente para cuerpos de válvulas, bujes, impulsores y accesorios, que requieren simultáneamente resistencia a la corrosión y buenas propiedades mecánicas.

El proceso de fundición a la cera perdida es adecuado para la producción de piezas de cobre con geometrías complejas. Sin embargo, el control del proceso es crucial para todas las fundiciones, especialmente para las de aleaciones de cobre, ya que presentan características propias de vertido y contracción. Por lo tanto, el sistema de alimentación, el recubrimiento y la temperatura de fundición deben diseñarse cuidadosamente.

Atractivo estético y opciones de acabado

Las aleaciones de cobre tienen una apariencia atractiva. Según la aleación y el método de procesamiento, las piezas fundidas pueden presentar un color metálico cálido, una superficie muy pulida o incluso un aspecto antiguo. La superficie también puede tener una textura decorativa.

Mediante el proceso de fundición a la cera perdida, se pueden crear piezas fundidas de aleación de cobre que combinan funcionalidad y atractivo estético. Entre los elementos adecuados para este proceso se incluyen herrajes arquitectónicos, piezas decorativas de maquinaria y otros componentes donde los elementos industriales sean visibles. Muchas de estas piezas fundidas pueden acabarse mediante pulido, recubrimiento, chapado o incluso envejecimiento superficial.

Otros metales utilizados en la fundición a la cera perdida

Hierro fundido

Uno de los materiales más prácticos para la fundición a la cera perdida es el hierro fundido. Posee numerosas propiedades ventajosas, como fluidez, amortiguación, resistencia al desgaste y rentabilidad. El hierro fundido gris y el hierro fundido dúctil se utilizan habitualmente para fabricar elementos como bloques de motor, carcasas de bombas, bases de maquinaria, accesorios de tubería y piezas para maquinaria agrícola.

El proceso de fundición a la cera perdida es idóneo para la fundición de hierro, ya que permite crear fácilmente cavidades complejas y detalles integrados. Para la producción en grandes volúmenes de componentes de hierro fundido, este proceso ofrece ventajas significativas, especialmente en lo que respecta a la reducción del trabajo de ensamblaje en modelos de arena y el posterior mecanizado de las piezas fundidas.

Acero inoxidable

El acero inoxidable se utiliza cuando se requiere resistencia a la corrosión, condiciones de limpieza e higiene, altas temperaturas o resistencia química. Se emplea comúnmente en maquinaria para el procesamiento de alimentos, recipientes para fluidos, componentes de bombas y otras piezas industriales que entran en contacto con medios agresivos.

La fundición a la cera perdida de acero inoxidable requiere un mayor control que la de aluminio o hierro fundido en lo que respecta a parámetros del proceso como la temperatura de vertido, la descomposición de la espuma y la permeabilidad del recubrimiento. Si bien es un proceso viable, exige una gran atención en cuanto a la eliminación de gases y la solidificación.

Aleaciones de níquel y aleaciones especiales

Para aplicaciones a temperaturas muy elevadas, situaciones de corrosión severa o aplicaciones de alto rendimiento, se dispone de aleaciones de níquel y otras aleaciones especiales. Estos metales son muy costosos y, por lo general, requieren controles de proceso muy estrictos para lograr las propiedades deseadas.

La fundición a la cera perdida con aleaciones especiales se suele reservar para piezas que estarán sometidas a condiciones de servicio excepcionalmente severas. La decisión de utilizar este método implica sopesar el coste de la aleación, la capacidad del equipo para llevar a cabo el proceso, los estándares de inspección que la fundición esté dispuesta a cumplir y el volumen de producción previsto.

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