Fundición a la cera perdida y fundición centrífuga
En la fabricación moderna, el proceso de fundición es el eslabón clave para transformar el metal líquido en piezas sólidas con formas y propiedades específicas. Como dos importantes métodos especiales de fundición, la fundición a la cera perdida y la fundición centrífuga desempeñan cada una un papel insustituible en diferentes campos con sus principios de proceso, ámbito de aplicación y características de fundición únicos. Conocer a fondo las diferencias entre ambos procesos es crucial para optimizar el diseño de los productos, mejorar la eficacia de la producción, reducir los costes y garantizar la calidad de los productos.
Comparación de tipos de moho
1 El mundo de los moldes de la fundición a cera perdida
En fundición de precisiónla selección y la producción de moldes afectan directamente a la calidad y la eficacia de la producción de moldes de cera. Suele haber dos tipos de moldes para fabricar moldes de cera: Para la producción de lotes pequeños o piezas de fundición con formas extremadamente complejas, se suelen utilizar moldes de cera tallados a mano. En este caso, no se necesitan moldes caros y los artesanos expertos sólo tienen que crear con una habilidad soberbia, pero este método es ineficaz y requiere una cualificación extremadamente alta de los trabajadores. En la producción en serie, se utilizan moldes metálicos como los de aluminio o los de acero. Estos moldes metálicos tienen una gran precisión y una buena resistencia al desgaste, lo que puede garantizar la precisión dimensional y la calidad de la superficie de los moldes de cera. Sin embargo, el coste de desarrollo de los moldes metálicos es elevado. El coste de producción de un juego de moldes puede oscilar entre decenas de miles y cientos de miles de yuanes, y se necesitan equipos de procesamiento y técnicos profesionales para su fabricación. Además, la vida útil del molde también es un factor importante. La vida útil de los moldes de aleación de aluminio suele rondar las 500-1000 piezas, mientras que los moldes de acero pueden alcanzar las decenas de miles de piezas, pero aún así necesitan mantenimiento y reparaciones tras un uso prolongado para garantizar su precisión y rendimiento.
2 El secreto de los moldes de fundición centrífuga
Los moldes de fundición centrífuga deben tener suficiente resistencia y rigidez para soportar la enorme fuerza centrífuga generada durante la rotación a alta velocidad. Entre los materiales habituales de los moldes se encuentran el hierro fundido, el acero o las aleaciones resistentes al calor. Para la producción de piezas fundidas estándar de cuerpos giratorios, como tubos y cilindros, se utilizan sobre todo moldes metálicos. Estos moldes tienen una buena conductividad térmica y pueden enfriar y solidificar rápidamente el metal fundido, mejorando así la eficiencia de la producción y la calidad de la superficie de la pieza fundida. Sin embargo, el proceso de fabricación de moldes metálicos es complejo y costoso. Además, durante el proceso de fundición, debido a la socavación repetida del metal fundido a alta temperatura y a la acción de la fuerza centrífuga, el molde sufre un gran desgaste y es necesario mantenerlo y sustituirlo periódicamente. En algunos casos especiales, como la producción de piezas de fundición grandes o de formas complejas, los moldes de arena también se utilizan junto con los procesos centrífugos. Los moldes de arena tienen las ventajas del bajo coste y la flexibilidad de producción, pero debido a su resistencia y conductividad térmica relativamente bajas, pueden afectar a la precisión dimensional y la calidad superficial de las piezas fundidas, y la eficiencia de producción es relativamente baja.
Comparación de costes y eficiencia
1 Fundición a la cera perdida: Consideraciones de costes tras la alta precisión
1.1 Coste del molde
El coste del molde de fundición de precisión muestra grandes diferencias en función de las distintas escalas de producción. En la producción de piezas únicas o lotes pequeños, el coste del molde es relativamente bajo debido al uso de moldes de cera tallados a mano o métodos sencillos de fabricación de moldes, pero este método tiene una eficiencia de producción extremadamente baja y es difícil satisfacer las necesidades de la producción a gran escala. En la producción a gran escala, para garantizar la precisión y la eficiencia de producción del molde de cera, se necesitan moldes de metal. El coste de desarrollo de los moldes metálicos es elevado, y un conjunto de moldes metálicos complejos puede requerir una inversión de decenas de miles a cientos de miles de yuanes, lo que supone una gran presión financiera para la empresa en la fase inicial. Sin embargo, a medida que aumenta el lote de producción, el coste del molde puede repartirse entre más productos, y el coste del molde por unidad de producto disminuye gradualmente.
1.2 Ciclo de producción
El ciclo de producción de fundición de precisión es relativamente largo. El proceso completo incluye la fabricación del modelo de cera, la preparación de la cáscara, el desparafinado, el tostado, el vertido, la limpieza con arena y el tratamiento posterior. Entre ellos, el proceso de preparación de la cáscara es relativamente engorroso, ya que requiere múltiples capas de materiales refractarios y un largo secado. El tiempo de secado de cada capa suele oscilar entre 12 y 24 horas, y el ciclo completo de producción de cáscaras puede durar entre 5 y 7 días. Además, los procesos de desparafinado y tostado también requieren un estricto control de la temperatura y el tiempo para garantizar la calidad de la cáscara y la precisión de la colada. El largo ciclo de producción no sólo aumenta los costes de producción, sino que también afecta a la velocidad de rotación del capital de la empresa y a su capacidad de respuesta al mercado.
1.3 Utilización de materiales y costes laborales
La fundición a la cera perdida bien en términos de utilización del material. Puesto que en la fundición en arena no hay pérdida de moldes de arena, y el metal fundido puede llenar completamente la cáscara durante el proceso de llenado, la tasa de recuperación de metal puede alcanzar normalmente 85%-95%. Sin embargo, los costes de mano de obra representan una elevada proporción de la fundición a la cera perdida, ya que el proceso requiere una elevada cualificación de los trabajadores en procesos clave como el montaje del molde de cera y el recubrimiento del cascarón, y requiere trabajadores técnicos cualificados para su funcionamiento. Los costes de formación y salariales de estos trabajadores son relativamente altos, por lo que los costes laborales suponen 30% - 40% del coste total.
1.4 Coste global
Para piezas pequeñas o complejas, el coste unitario de la fundición a la cera perdida es relativamente elevado. Esto se debe a la influencia combinada de factores como la complejidad del proceso, el coste del molde y el coste de la mano de obra, lo que hace que el coste de la fundición a la cera perdida sea de 2 a 3 veces superior al de la fundición en arena. Sin embargo, en el caso de la producción en serie y los requisitos extremadamente altos de precisión y calidad del producto, el coste de la fundición a la cera perdida puede controlarse eficazmente optimizando el proceso, mejorando la eficacia de la producción y reduciendo la tasa de desechos, y como puede reducir las fases de procesamiento posteriores, el coste total del producto se reduce globalmente.
2 Fundición centrífuga: Ventaja económica de una producción eficiente
2.1 Coste del molde
El coste de inversión único de los moldes metálicos para fundición centrífuga es relativamente alto, especialmente en el caso de los moldes de gran tamaño, cuyo proceso de fabricación es complejo y requiere el uso de materiales de alta calidad y equipos avanzados de procesamiento, por lo que el coste del molde es relativamente elevado. Sin embargo, dado que la fundición centrífuga se utiliza principalmente para la producción en serie de piezas de fundición estandarizadas de cuerpos giratorios, la asignación del coste del molde por unidad de producto disminuye rápidamente con el aumento de los lotes de producción. En comparación con la fundición a la cera perdida, la ventaja del coste del molde de la fundición centrífuga surge gradualmente en el caso de la producción a gran escala.
2.2 Ciclo de producción
El ciclo de producción de la fundición centrífuga es corto, lo que constituye una de sus ventajas significativas. Durante el proceso de fundición centrífuga, la rotación del molde permite que el metal fundido llene rápidamente el molde y se solidifique, y todo el proceso suele durar entre unos minutos y unas horas. Por ejemplo, cuando se producen piezas fundidas de tuberías pequeñas, la eficiencia de producción de la fundición centrífuga puede alcanzar docenas de piezas por hora o incluso más, mejorando en gran medida la capacidad de producción y la capacidad de suministro al mercado de la empresa. El ciclo de producción más corto no sólo reduce los costes de producción, sino que también permite a las empresas responder más rápidamente a la demanda del mercado y mejorar la competitividad de las empresas.
2.3 Utilización de materiales y coste laboral
La fundición centrífuga también obtiene buenos resultados en la utilización de materiales. Al no requerir un complejo sistema de colada y de elevadores, reduce el consumo de metal fundido en estas partes y tiene un alto rendimiento de proceso. Al mismo tiempo, el grado de automatización de la fundición centrífuga es relativamente alto. En el proceso de producción, excepto el eslabón de vertido, que requiere operación manual, otros eslabones como la rotación del molde y el desmoldeo de la pieza fundida pueden ser completados por equipos automatizados. Esto hace que la proporción de costes laborales en el coste total sea baja, normalmente sólo 10% - 20%, reduciendo eficazmente el gasto en costes laborales de la empresa.
2.4 Coste global
Para las piezas de fundición estandarizadas de cuerpos giratorios, el coste unitario de la fundición centrífuga es bajo. Esto se debe a que tiene ventajas en el reparto de costes de moldes, ciclo de producción, utilización de materiales y costes de mano de obra, lo que permite a la fundición centrífuga lograr una producción eficiente y de bajo coste cuando se producen en masa estos productos. Por ejemplo, cuando se fabrican productos como tuberías de hierro fundido, el coste de la fundición centrífuga es de sólo 60% - 70% de la fundición en arena. Sin embargo, para piezas de fundición con formas asimétricas o complejas, el coste de la fundición centrífuga aumentará significativamente debido a la necesidad de utillaje especial y diseño del proceso, y puede incluso superar a otros procesos de fundición.
3 ¿Cómo elegir un proceso?
3.1 Se prefiere la fundición a la cera perdida:
Requisitos: formas complejas, alta precisión, materiales difíciles de procesar (como palas de aviación o implantes médicos);
Limitaciones: las piezas de gran volumen sensibles a los costes deben tratarse con precaución (a menos que se reduzcan los costes mediante tecnologías como la impresión 3D de modelos de cera).
3.2 Se prefiere la fundición centrífuga:
Requisitos: estructura rotacionalmente simétrica, elevadas propiedades mecánicas, producción a gran escala (como tubos, camisas de cilindro);
Limitaciones: no es adecuado para piezas asimétricas o con cavidades internas complejas, y la inversión inicial en moldes es elevada.
