Proceso de fundición en arena
Fundición en arena Introducción
La fundición en arena es uno de los procesos de fundición más utilizados, y representa más de 70% de la producción mundial de fundición. Su principio básico consiste en crear un molde con arena de moldeo (una mezcla de arena de cuarzo, bentonita, etc.), verter metal fundido en la cavidad del molde y romper el molde para extraer la pieza fundida una vez que el metal se enfría y solidifica.
Este proceso es flexible, rentable y puede producir diversas piezas metálicas que van desde unos pocos gramos a cientos de toneladas, encontrando una amplia aplicación en la fabricación de maquinaria, automoción, maquinaria de construcción, maquinaria agrícola e industrias de hardware.
Proceso de fundición en arena
El proceso de fundición en arena puede resumirse en siete pasos fundamentales: "Preparación del molde → Preparación de la arena de moldeo → Moldeo y fabricación del núcleo → Montaje del molde → Vertido → Enfriamiento y eliminación de la arena → Limpieza y postprocesado". Cada paso está interconectado y afecta directamente a la calidad de la fundición.
Paso 1: Preparación del molde
Para crear el molde utilizado para formar la cavidad del molde de arena y el núcleo de arena, que sirve de "base de réplica" para la forma externa/ cavidad interna de la pieza de fundición.
"Patrón": Corresponde a la forma externa de la pieza fundida, utilizada para presionar la cavidad del molde de arena (por ejemplo, para fundir un bloque de motor, el patrón es una "versión ampliada" del bloque);
"Caja de machos": Corresponde a la cavidad interna y los canales de la pieza fundida (como los conductos de aceite y los conductos de aire del bloque), utilizados para crear el "núcleo de arena" (después de colocar el núcleo de arena en la cavidad del molde, el metal fundido llena el hueco entre el núcleo de arena y la cavidad del molde, formando la cavidad interna después del enfriamiento).
Las dimensiones del patrón y de la caja de machos deben tener en cuenta la contracción (el metal se contrae durante el enfriamiento; permita 1%-2% para hierro fundido, 2%-3% para acero fundido y 3%-5% para aleación de aluminio) para evitar que las piezas fundidas sean demasiado pequeñas.
Paso 2: Preparación de la arena de moldeo
Producir arena de moldeo con funciones de "formación + soporte + ventilación", formando el "esqueleto" del molde de arena.
Áridos (85%-95%): Arena de cuarzo (ampliamente disponible, resistente a altas temperaturas, la materia prima principal);
Aglutinante (3%-10%): Bentonita + agua (arena húmeda tradicional), resina (arena de resina), vidrio de agua (arena de vidrio de agua), utilizados para ligar la arena de cuarzo en forma;
Aditivos (1%-3%): Polvo de carbón (para evitar que la arena se adhiera), serrín (para mejorar la permeabilidad), agente desintegrador (se descompone fácilmente tras el enfriamiento, facilitando la limpieza).
Etapa 3: Moldeado y fabricación del núcleo
Crear la "cavidad" (la forma exterior de la pieza de fundición) y el "núcleo de arena" (la cavidad interior de la pieza de fundición) utilizando arena de moldeo y moldes es el paso central de la fundición en arena.
Fije el patrón en el cajón de arena, rellene y compacte la arena de moldeo y, a continuación, retire suavemente el patrón. En el interior del cajón de arena se forma una "cavidad" coherente con la forma exterior de la pieza moldeada.
Llene la caja de machos con arena de moldeo (a menudo con resina añadida para darle resistencia), compáctela y, a continuación, retírela para crear un "núcleo de arena" (como el núcleo de paso de aceite de un cilindro).
El núcleo de arena debe reforzarse con "huesos de núcleo" (alambre de hierro/barras de acero) para aumentar su resistencia. Debe aplicarse un "revestimiento" a la superficie (para evitar la adherencia de la arena y mejorar la suavidad de la cavidad interior). También debe preverse una "cabeza de núcleo" (para fijar el núcleo de arena en la cavidad del molde y evitar que se desplace durante el vertido).
Paso 4: Montaje del molde
Para ensamblar los cajones de arena superior e inferior y el núcleo de arena en su lugar, asegurando una cavidad de molde sellada y evitando fugas o desplazamientos de metal fundido durante el vertido.
1. Coloque el núcleo de arena en la ranura de posicionamiento de la cavidad inferior del molde (cabeza del núcleo fijada), asegurando un posicionamiento preciso del núcleo de arena (determinando el tamaño de la cavidad interior);
2. Alinee los moldes superior e inferior (utilizando pasadores de posicionamiento) y sujételos firmemente (para evitar que el metal fundido abra el cajón de arena durante el vertido);
3. Disponga el "sistema de compuertas y contrahuellas":
4. 4. Entrada: Incluye el vaso de colada (que recibe el metal fundido), el bebedero, el canal de colada y la entrada (que guía el metal fundido suavemente hacia la cavidad del molde);
5. Riser: Colocado por encima de las partes más gruesas de la colada (para almacenar el exceso de metal fundido) para compensar la contracción durante la solidificación (evitando cavidades de contracción y porosidad);
6. Compruebe el sellado: Selle cualquier hueco en el cajón de arena para evitar fugas o la entrada de arena durante el vertido.
Paso 5: Vertido
Inyectar metal fundido en la cavidad del molde para rellenar y dar forma a la pieza.
Fundición de metales:Las materias primas, como el hierro fundido, el acero fundido y las aleaciones de aluminio, se añaden al horno (horno de cubilote, horno de arco eléctrico u horno de inducción) y se calientan hasta que se funden (hierro fundido 1300-1400℃, acero fundido 1500-1600℃, aleación de aluminio 650-700℃).
Temperatura:Requiere estabilidad (una temperatura demasiado alta puede causar cavidades de contracción, una temperatura demasiado baja puede provocar un vertido incompleto).
Velocidad:Mantenga una velocidad constante (una velocidad demasiado rápida puede causar erosión de la arena y porosidad, una velocidad demasiado lenta puede provocar cierres en frío).
Método:Vierta lentamente el metal fundido a través del vaso de colada, asegurándose de que el metal fundido llena todos los rincones de la cavidad del molde.
Paso 6: Enfriamiento + Eliminación de la arena
Dejar que el metal fundido se enfríe y solidifique en la cavidad del molde y, a continuación, romper el molde de arena para extraer la pieza fundida.
Enfriamiento: Después de verter el metal fundido, es necesario que se enfríe de forma natural en el molde de arena (piezas pequeñas: de minutos a horas; piezas grandes, como bancadas de máquinas herramienta: varios días de conservación del calor y enfriamiento) para evitar un enfriamiento rápido que podría causar grietas.
Retirada de la arena: Tras enfriarse a temperatura ambiente, se rompe el cajón de arena y se retira la arena de moldeo mediante golpeteo manual o con una máquina vibratoria de retirada de arena. A continuación, se extrae la pieza fundida (en este punto, la superficie de la pieza fundida está cubierta de arena adherida, y también tiene compuertas, contrahuellas y rebabas).
Paso 7: Limpieza y tratamiento posterior
Eliminar impurezas e inspeccionar la calidad para garantizar que la fundición cumple los requisitos de uso.
Limpieza de impurezas:
- Eliminación de arena adherida: Chorro de arena, granallado (impacto de arena/granalla de acero a alta presión sobre la superficie);
- Eliminación de piezas sobrantes: Rectificado (eliminación de bandas, rebabas, rebabas);
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Eliminación de incrustaciones de óxido: Decapado ácido, lavado alcalino (para acero fundido y aleaciones de aluminio);
Inspección de calidad:
- Inspección del aspecto: Compruebe si hay agujeros de arena, porosidad y grietas;
- Inspección dimensional: Verifique la precisión dimensional utilizando calibradores y una máquina de medición de coordenadas (la precisión de la fundición en arena suele ser CT10-CT13);
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Inspección interna: Detección de defectos por rayos X, detección de defectos por ultrasonidos (para comprobar la existencia de cavidades internas de contracción e inclusiones de arena);
Tratamiento posterior (según sea necesario):
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Mecanizado: Torneado, fresado y rectificado de superficies que requieren gran precisión (como los orificios de los cojinetes);
- Tratamiento térmico: Recocido (para aliviar las tensiones internas), temple (para aumentar la dureza), etc., para mejorar las propiedades mecánicas.
Principio de fundición Suijin
Resumen del flujo del proceso de fundición en arena:
Preparación del molde → Preparación de la arena de moldeo → Moldeo (fabricación de la cavidad) + Fabricación del núcleo (fabricación de la cavidad interior) → Montaje del molde (instalación del núcleo de arena + sellado de la caja de arena) → Vertido (vertido en metal fundido) → Enfriamiento → Sacudido (extracción de la pieza fundida) → Limpieza (eliminación de impurezas) → Inspección + Postprocesado → Fundición acabada.
Los principios básicos de cada paso son: "Formación precisa de la cavidad, llenado estable del metal fundido, enfriamiento y contracción uniformes, y limpieza e inspección rigurosas", para producir piezas fundidas cualificadas.