¿Qué es el moldeo en cáscara? Proceso, materiales y aplicaciones

La fundición en arena es un proceso de fundición antiguo. El metal fundido se vierte en un molde, donde se enfría y adquiere forma. Sin embargo, el producto final no siempre cumple con los requisitos precisos de inmediato. Por lo tanto, a menudo es necesario lijarlo varias veces para lograr el tamaño y el acabado superficial adecuados. La fundición en cascarilla es un método de fundición más avanzado que soluciona estos problemas.

El moldeo en concha no implica el uso de arena suelta. En su lugar, se utiliza una concha delgada y dura hecha de arena y un aglutinante de resina termoendurecible. Esta concha ofrece mayor precisión dimensional y una superficie más lisa. Por lo tanto, no requiere procesamiento adicional. Este artículo describe el proceso de moldeo en concha y su funcionamiento. También aprenderá sobre los materiales adecuados para este proceso y sus múltiples aplicaciones.

¿Qué es el moldeo en concha?

El moldeo en cascarilla, también conocido como proceso Croning, recibe su nombre del ingeniero alemán Johannes Croning, quien lo inventó. Croning dedicó su vida a mejorar los procesos y las máquinas de fundición. Uno de sus logros más importantes fue la invención del moldeo en cascarilla, que permitió fabricar piezas más precisas.

En el moldeo en concha, se utilizan conchas de paredes delgadas hechas de arena y cola de resina termoendurecible, que pueden desecharse después de su uso. A diferencia de la mayoría de los moldes de arena, estas conchas son robustas y se mantienen unidas mediante resina. Además, mejoran la precisión y la suavidad de la superficie de las piezas.

¿Cuánto tiempo se tarda en completar un molde de concha?

La producción de moldes complejos puede llevar mucho tiempo. Una vez instalado el molde, el enfriamiento es la parte que más tiempo requiere. La cantidad de piezas que se pueden producir en una hora depende de los métodos de automatización y del tamaño y la complejidad del molde. Se podrían producir entre 5 y 50 piezas en una hora.

¿Cuánto cuesta el moldeo de concha?

En la mayoría de los casos, el moldeo en cascarilla cuesta entre 0,25 y 0,30 USD/kg. Dado que la arena inyectada con resina es más cara que la arena de colada convencional, el moldeo en cascarilla es más caro que el moldeo en arena convencional.

¿El moldeo en cáscara es más caro que la fundición a presión?

El costo relativo depende del volumen de producción. Para series pequeñas, el moldeo en cascarilla es más económico que la fundición a presión. Esto se debe a que la fundición a presión requiere moldes costosos que solo se pueden usar para producir este tipo de piezas. En cambio, el molde para el moldeo en cascarilla solo requiere arena y resina.

La fundición a presión, por otro lado, se abarata a medida que aumenta el número de piezas producidas. Esto se debe a que el alto costo de la matriz se distribuye entre un mayor número de piezas. Por otro lado, la fundición en molde de cascarilla requiere arena y resina nuevas cada vez.

Para obtener más información sobre los costos de fundición a presión, así como los datos de precios, consulte costos de fundición a presión de metal artículo.

¿Cómo se hacen los moldes de concha?

El proceso de fundición en molde de concha es más largo que el de fundición en molde de arena. Esto se debe a que se requiere mayor preparación antes de comenzar el moldeado. El proceso de fundición es el siguiente:

Paso 1: Mecanizado del patrón de metal

Para fundir algo, se necesita un modelo de metal que tenga en cuenta la contracción y las tolerancias de mecanizado. Generalmente se mecaniza y se presenta en dos mitades. Los moldes suelen estar hechos de hierro y acero. El grafito también es una opción para metales reactivos.

Paso 2: Hacer el molde

El primer paso es calentar el molde metálico a una temperatura de 230–340 °C (450–650 °F). Este es el paso más importante del proceso. Después, se utiliza estearato de calcio para evitar que la capa de arena se adhiera al molde.

Todo el modelo se suspende en una caja de volteo llena de arena de sílice fina y resina fenólica termoendurecible. A continuación, se invierte la caja para que la mezcla de arena y resina cubra el modelo caliente. El calor del modelo metálico endurece la mezcla, formando una capa dura de unos 9-20 mm de espesor.

Después de un rato, se voltea el modelo y la caja para que la arena suelta que aún no se ha endurecido caiga. Ahora, solo la cáscara endurecida queda adherida al modelo. Finalmente, la cáscara se coloca en el horno para su secado y curado. Como necesitamos una cáscara de dos partes, la otra mitad del molde se fabrica con el mismo procedimiento.

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Paso 3: Ensamblaje de los moldes

Una vez que hayas hecho ambos moldes con el mismo procedimiento, puedes ensamblarlos. Puedes fijarlos con abrazaderas o pegamento.

Paso 4: Proceso de vertido

El técnico puede colocar la carcasa en una manga de vertido o cubrirla con arena, grava o granalla metálica. Esto le añade soporte y la hace más resistente. El metal fundido se vierte entonces en el molde. Esto se puede hacer a mano o con una máquina.

Paso 5: Enfriamiento y extracción del molde

Tras un tiempo de reposo, el metal se enfría solo. Una vez endurecido, el trabajador puede romperlo o abrir el molde para extraer la pieza. Posteriormente, la pieza se limpia o se le da un acabado, según su aspecto.

Materiales que se pueden utilizar para la fundición en concha

Utilizamos una amplia gama de materiales en el moldeo en concha para satisfacer las diferentes necesidades industriales. El proceso admite metales ferrosos y no ferrosos, lo que lo convierte en un método de fundición versátil.

Metales ferrosos

Los metales ferrosos se utilizan comúnmente en el moldeo por concha debido a su resistencia y durabilidad. Incluyen diversos tipos de aleaciones de acero.

• Acero carbonoEl acero al carbono, una aleación de hierro con menos de 10.5%, es ampliamente utilizado. Grados como C20, C25, C30 y C45 son populares por su maquinabilidad y resistencia al desgaste.
• Acero inoxidableEl acero inoxidable, con un contenido mínimo de cromo 10.5%, ofrece resistencia a la corrosión. Entre sus variedades se incluyen el acero inoxidable ferrítico, martensítico, austenítico, endurecido por precipitación y dúplex.
• Acero aleadoLos aceros aleados de 20Mn, 45Mn y otros se utilizan por sus propiedades únicas. Son adecuados para aplicaciones que requieren alta resistencia y tenacidad.

Metales no ferrosos

Los metales no ferrosos también son compatibles con el moldeo en cáscara, ofreciendo ventajas como menor peso y resistencia a la corrosión.

• Aleaciones de aluminioLas aleaciones de aluminio como ASTM A356, ASTM A413 y ASTM 360 se utilizan cuando el peso es un factor importante. Ofrecen un buen equilibrio entre resistencia y peso.
• Cobre y aleaciones de cobreEl cobre y sus aleaciones son valorados por su conductividad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión. Todas las aleaciones a base de cobre, excepto el latón, son aptas para el moldeo en concha.

Otros metales compatibles

Se pueden utilizar otros metales según los requisitos específicos de la pieza fundida. La elección del metal depende de factores como la resistencia, la resistencia a la corrosión y el peso.

La variedad de materiales disponibles para el moldeo por concha lo convierte en el método preferido para fabricar piezas complejas con alta precisión.

• Los grados de acero al carbono (C20, C25, C30, C45) se utilizan por su maquinabilidad y resistencia al desgaste.
• Las variedades de acero inoxidable ofrecen resistencia a la corrosión y se utilizan en entornos hostiles.
• Los grados de acero aleado proporcionan alta resistencia y tenacidad.
• Las aleaciones de aluminio se eligen por sus propiedades ligeras.
• El cobre y las aleaciones de cobre son valorados por su conductividad y resistencia a la corrosión.

Ventajas del moldeo en concha

El moldeo en concha es una técnica popular porque permite trabajar con diversos materiales. Además, mejora la precisión y el acabado superficial de las piezas mecanizadas.

A continuación se presentan algunas ventajas del proceso de fundición en molde:

• Dimensiones más precisasLos productos de fundición en molde de cascarilla tienen dimensiones muy precisas. Esto se debe a que la cascarilla solidificada se calienta y presuriza para mantener su forma. Las piezas fabricadas mediante este proceso pueden tener tolerancias de tan solo ±0,25 mm entre ellas.
• Mejor acabado superficialA diferencia de la fundición en arena, el metal líquido entra en contacto con una carcasa seca y cerrada, con una superficie lisa y sin poros. Por lo tanto, el acabado superficial de la pieza fundida es mejor y presenta menos defectos, idealmente de hasta 2,5 micras.
• Plazos de entrega cortosLos moldes de concha se pueden reutilizar una y otra vez con los mismos resultados. Esto no solo reduce los tiempos de espera, sino que también abarata la producción de más del mismo producto.
• Reducción de defectos de gasSe utiliza más aglutinante que con otros métodos. A pesar de ello, los núcleos huecos de paredes delgadas proporcionan un canal natural para el flujo de aire. Los granos de arena más gruesos en el molde de cascarilla facilitan el paso del aire, lo que resulta en una mejor fundición.
• AutomatizaciónEl proceso de fundición en molde de cascarilla es fácil de automatizar y es adecuado para producir grandes cantidades de productos simultáneamente. Existen máquinas que realizan todas las tareas importantes, como calentar los moldes metálicos, fabricar los moldes de cascarilla y ensamblarlos.
• Admite una amplia gama de materialesEl moldeo en concha permite producir metales ferrosos y no ferrosos. Esto significa que puede emplearse para una gran variedad de materiales.

Desventajas del moldeo en concha

Todo tiene sus ventajas y desventajas. Estas son las desventajas del moldeo en concha:

• Manejo de peso limitadoDebido al espesor de pared tan fino de los moldes de cascarilla, solo admiten piezas de tamaño mediano y peso. El proceso admite piezas con un peso de entre 30 gramos y 10 kilogramos (25 libras).
• Resina cara:La resina fenólica termoendurecible utilizada para la fundición en molde es más cara que el aglutinante utilizado para la fundición en arena convencional.
• Altos costos de equipoEl proceso requiere diferentes unidades de calentamiento y curado, lo que lo encarece. Si se utiliza una versión automatizada, los costos de capital son aún mayores.

Aplicaciones del moldeo en concha

La tecnología de moldeo en carcasa facilita la reproducción precisa de piezas metálicas en poco tiempo. Por ello, el proceso de fundición se utiliza ampliamente en diversos sectores, como la medicina, la industria aeroespacial y la automoción.

La adición de resina suaviza la superficie de la pieza, eliminando así la necesidad de un posprocesamiento exhaustivo. Por ello, requiere menos tiempo y mano de obra, lo que reduce los costos generales de producción. Por ello, el moldeo en cáscara es la mejor manera de fabricar piezas metálicas de tamaño pequeño y mediano.

Usos específicos del moldeo en cáscara en diferentes industrias:

• Automotor: Bloques de motor, culatas, árboles de levas, cigüeñales, cajas de transmisión
• Aeroespacial:Álabes de turbina, cajas de engranajes
• Maquinaria industrial: Engranajes, válvulas, carcasas de bombas, brazos de palanca
• Equipos eléctricos:Carcasas y componentes del sistema eléctrico
• Petróleo y gas:Cuerpos de válvulas, piezas de precisión personalizadas

Moldeo en cáscara y otros procesos de fundición

El moldeo es un término más amplio, y el moldeo en cáscara es uno de los métodos de moldeo. Este método consiste en moldear material fundido y solidificado en un molde. Existen otros métodos muy similares, como la fundición en arena, la fundición a presión y la fundición a la cera perdida.

La diferencia entre el moldeo en concha y la fundición en arena

Existen dos métodos para producir objetos con moldes de arena: la fundición en arena y la fundición en concha. Los procesos de creación de los moldes difieren entre ambos métodos. En la fundición en arena, la arena rellena forma el molde. En la fundición en concha, el molde es una fina concha de arena y resina.

Como el molde de arena es flexible, es más propenso a defectos superficiales y errores dimensionales. El molde de concha, en cambio, es delgado y rígido, y los productos fabricados con él tienen un aspecto más atractivo. Además, es más preciso.

La diferencia entre el moldeo en cáscara y la fundición de inversión

En fundición, la fundición a la cera perdida no es lo mismo que el moldeo en cáscara. Siempre que se realiza una fundición a la cera perdida, se utiliza un modelo de cera. Este se ensambla en una estructura arborizada (gradas de cera), se cubre con una lechada cerámica y luego se funde para formar la cavidad del molde.

Esto significa que el diseño y el molde están hechos de materiales diferentes. La mayoría de los moldes de concha son de metal. En la fundición a la cera perdida, se utilizan moldes de cera. La fundición a la cera perdida utiliza cerámica refractaria, mientras que el moldeo en concha utiliza moldes de arena.

Una de las ventajas del moldeo en cáscara es su excelente acabado superficial. Sin embargo, el acabado de los productos de fundición a la cera perdida es aún mejor, hasta 1,3 micras. Yonglihao Machinery le ofrece calidad. servicios de fundición de inversión.

La diferencia entre el moldeo en cáscara y la fundición a presión

Moldeo de concha y fundición a presión Ambos son procesos de fundición de metales. La principal diferencia radica en la producción y el uso del molde. La fundición a presión utiliza un molde metálico permanente para presionar el metal fundido en la cavidad del molde a alta presión. El moldeo en cáscara, por otro lado, utiliza un molde de cáscara hecho de arena y resina, que solo se puede usar una vez.

El moldeo en carcasa no requiere las altas presiones de la fundición a presión. En cambio, aprovecha la resistencia de la resina para unir la carcasa y lograr resultados precisos. Además, la fundición a presión solo es adecuada para piezas sencillas hechas de metales fácilmente fundibles.

La diferencia entre el moldeo en cáscara y el moldeo por inyección

Otra técnica de moldeo precisa es el moldeo por inyección. Sin embargo, se utiliza principalmente para producir réplicas de artículos de plástico. En este método, el plástico fundido se prensa a alta presión en un molde metálico. Posteriormente, se deja enfriar y endurecer hasta alcanzar su forma final.

La principal diferencia entre el moldeo en cáscara y el moldeo por inyección radica, por lo tanto, en el tipo de material utilizado y el método de fabricación. En el moldeo en cáscara, el metal fundido se vierte en moldes de arena desechables. El moldeo por inyección, en cambio, consiste en prensar el plástico en moldes sólidos permanentes.

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