La fundición de precisión (fundición a la cera perdida) es un proceso de fundición de alta precisión cuyo costo depende de diversos factores. Los clientes se enfrentan a diferentes opciones a la hora de fabricar piezas. La elección del proceso suele depender de las capacidades de fabricación, la viabilidad del producto y el costo. A la hora de evaluar el costo de la fundición de precisión, los diferentes clientes pueden experimentar costos variables debido a sus necesidades específicas de fabricación (por ejemplo, el número de piezas necesarias). Sin embargo, a la hora de decidir sobre una tecnología de fabricación, es necesario tener en cuenta varios factores clave que influyen en el costo.

A continuación se analizan los principales factores que influyen en los costos desde la perspectiva de los materiales, el diseño, los procesos y los equipos, y se proponen orientaciones para la optimización de los costos:

 

1. Selección de materiales

El metal seleccionado es un factor determinante del costo en la fundición de precisión. Los materiales base y las aleaciones varían en cuanto a su calidad. Por lo tanto, incluso cuando se utiliza el mismo metal, una aleación de mayor pureza será más cara que una aleación de menor pureza. Los clientes suelen tener que comprar más metal del que realmente necesitan para fundir las piezas. Otros factores que influyen en el costo son la escasez y la disponibilidad. Los metales que son difíciles de extraer y procesar limitan su oferta, lo que aumenta los costos.

Los siguientes son los costos específicos de los materiales:

 

1.1 Materiales para modelos de cera

Tipos y precios:

Los materiales para modelos de cera más utilizados son la cera a base de parafina y ácido esteárico (bajo costo), los materiales para modelos de cera de temperatura media (por ejemplo, cera de polietileno, de alta precisión pero 2-3 veces más caros) y los materiales para modelos de cera de alta temperatura (por ejemplo, materiales para modelos de cera cerámica, utilizados para estructuras complejas, de mayor costo).

Los materiales importados de alta calidad para modelos de cera pueden costar entre 1,5 y 2 veces más que los materiales nacionales.

Tasa de pérdida: La reparación de modelos de cera y el reciclaje de cera provocan una pérdida de material de 5%-15%, con pérdidas mayores en el caso de piezas fundidas de precisión complejas.

 

1.2 Materiales de la carcasa

Materiales refractarios:

Los materiales de superficie (por ejemplo, arena de circonio y corindón) son entre tres y cinco veces más caros que los materiales de soporte (por ejemplo, arena de sílice). Acero de alta aleación los moldes requieren materiales especiales como el óxido de itrio, lo que aumenta significativamente los costos.

Aglutinantes (por ejemplo, vidrio soluble, sol de sílice): el sol de sílice tiene una gran resistencia, pero es entre cuatro y seis veces más caro que el vidrio soluble y tiene un tiempo de secado prolongado, lo que afecta a la eficiencia.

Consumo de material: El consumo de material para las capas multicapa (normalmente entre 5 y 10 capas) aumenta con el tamaño y la complejidad de la fundición. Los costos de material de las capas para piezas grandes pueden representar entre el 20% y el 30% del costo total.

 

1.3 Materiales metálicos

Tipos de aleaciones:

Acero inoxidable Las aleaciones de alta temperatura (como las aleaciones a base de níquel) son entre 3 y 10 veces más caras que el acero al carbono común, mientras que los metales preciosos (como las aleaciones de titanio y las aleaciones de cobalto-cromo) son aún más caros.

Pérdidas por fundición:

El rendimiento de fundición en la fundición de precisión es de aproximadamente 70%-85%, con pérdidas significativas para las aleaciones raras.

 

2. Complejidad del diseño

El diseño de las piezas es un factor crucial que influye en el costo de la inversión en fundición de precisión. Los diseños de piezas simples sin canales internos, orificios u otras características ayudan a reducir los costos para el cliente. Sin embargo, cuando las geometrías de las piezas son más complejas y requieren diseños de núcleos intrincados, estas características exigen que el sistema de entrada garantice que el metal fundido llegue a todas las áreas necesarias para obtener productos de alta calidad y sin defectos. Estos pasos adicionales pueden aumentar los costos de producción.

Los componentes complejos y las piezas grandes también pueden requerir núcleos adicionales. Estos núcleos adicionales pueden reforzar paredes ya frágiles (como agujeros alargados o ranuras). Debido a los núcleos adicionales y al diseño complejo, el proceso de secado puede tardar más tiempo, lo que ralentiza la producción. Todos estos factores aumentan los costos del proyecto.

3. Requisitos del proceso de producción, tratamiento térmico, acabado superficial y pruebas.

 

3.1. Desarrollo de moho

Complejidad del molde:

La producción de piezas únicas y lotes pequeños requiere modelos de cera tallados a mano, que son económicos pero ineficientes; la producción en masa requiere moldes metálicos (por ejemplo, moldes de aluminio o acero), con costos de desarrollo que oscilan entre decenas de miles y cientos de miles de yuanes, lo que representa entre el 30% y el 50% del costo inicial.

Vida útil del molde:

Los moldes de aleación de aluminio pueden producir aproximadamente entre 500 y 1000 piezas, mientras que los moldes de acero pueden producir decenas de miles. Los cambios frecuentes de moldes aumentan los costos compartidos.

 

3.2 Complejidad del proceso

Fabricación de modelos de cera:

Las piezas fundidas complejas (por ejemplo, palas de aviones e impulsores de turbinas) requieren modelos de cera multimódulo. El montaje manual requiere mucho tiempo y supone un costo de mano de obra de 15%-25%.

Preparación del material de la carcasa:

Los materiales de revestimiento de sol de sílice requieren múltiples capas y ciclos de secado (cada capa requiere entre 12 y 24 horas de secado), con un ciclo que dura entre 5 y 7 días. Este proceso consume mucha energía (por ejemplo, requiere un taller con temperatura y humedad constantes) y los costos de mano de obra también son elevados.

Descerado y cocción:

El desparafinado al vapor consume aproximadamente entre 500 y 800 kJ por kilogramo de cera, mientras que los hornos eléctricos pueden alcanzar cientos de kilovatios de potencia, con unos costos energéticos que oscilan entre 10% y 15%.

 

3.3 Posprocesamiento

Chorro de arena y tratamiento de superficies:

Los procesos de limpieza con agua a alta presión y chorro de arena aumentan el tiempo de procesamiento; las piezas de precisión requieren pulido químico o pulido electrolítico, lo que conlleva altos costos de materiales y equipos.

Costos de inspección:

Los costos de los ensayos no destructivos (END), como los ensayos por penetración, la inspección por rayos X y las máquinas de medición por coordenadas (CMM), suelen representar entre el 51 % y el 101 % del costo total, y son aún más elevados en campos de alta demanda como el aeroespacial.

Cada fabricante cuenta con sus propios procesos y tecnologías de fabricación para satisfacer sus necesidades operativas y de servicio. Estos precios variarán en función de sus capacidades. También pueden ofrecer determinadas tecnologías para ayudar a los clientes a crear soluciones rentables.

Los servicios de prototipado rápido, tratamiento térmico, tratamientos superficiales y diversos requisitos de prueba aumentan el costo de las piezas. Estos servicios opcionales pueden mejorar la calidad de las piezas y garantizar que cumplan con los requisitos de la aplicación. Muchos clientes eligen estos servicios de tratamiento superficial porque saben que la inversión inicial se amortiza a largo plazo.

Ningbo Suijin Machinery Technology Co., Ltd. está especializada en la producción de diversas piezas fundidas y mecanizadas de precisión, como acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable, y puede realizar el tratamiento de materiales compuestos según planos.