¿Qué es la fundición en concha? Proceso, beneficios y aplicaciones

“Los fabricantes utilizan múltiples técnicas de fundición para dar forma a las piezas metálicas, incluidas fundición por compresión, fundición en arena, fundición centrífuga, fundición con espuma perdida y fundición en cáscara. En particular, analizaremos fundición de conchas aquí" 

La fundición en concha, moldeo en concha o fundición en molde de concha es el proceso de dar forma a piezas de metal y aleación en un molde de arena impregnado con resinas como la fenólica. La resina adicional proporciona una carcasa dura para dar forma al metal fundido, lo que mejora tanto el acabado de la superficie como la velocidad de fundición.

Aunque el moldeo en concha es similar a moldeo en arena, Tiene diferencias en la formación de la superficie exterior o capa de recubrimiento. La producción más rápida y los requisitos mínimos de posprocesamiento hacen que este método sea favorable para numerosas aplicaciones industriales.

En este artículo se hablará sobre qué es la fundición en molde, el proceso paso a paso, los beneficios, la aplicación, etc. ¡Comencemos! 

¿Qué es la fundición en molde de concha?

En primer lugar, ¿por qué se denomina fundición en molde de concha? La razón es que el molde se asemeja a una “estructura de concha” al colocar el modelo calentado en arena impregnada de resina. La resina se derrite y forma una concha dura con cavidades detalladas. 

Proceso de fundición y moldeo de concha

El proceso de moldeo en carcasa es compatible con metales ferrosos y no ferrosos con puntos de fusión relativamente bajos, como aluminio, hierro fundido, acero, cobre y latón. 

“Es un método de fundición de precisión, en el que se utiliza un molde de arena fino unido con resina para producir piezas metálicas complejas”.

Artículos de moldeo de concha 

Además, la fundición en cáscara permite crear geometrías cilíndricas, cúbicas y complejas de paredes delgadas. Puede utilizarse para producir piezas de tamaño pequeño a mediano con tolerancias ajustadas. Posteriormente, las aplicaciones de fundición en cáscara abarcan desde la industria automotriz y aeroespacial hasta la maquinaria agrícola e industrial.

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¿Cómo funciona el moldeo por concha? Paso a paso

Pasos del proceso de fundición en molde de concha

El moldeo en cascarón es diferente del moldeo en arena o de otros métodos de moldeo, principalmente debido a los procedimientos de fabricación del molde. Se hacen dos mitades del molde con calentamiento repetitivo y contacto del modelo con arena impregnada de resina. Luego, esas mitades se ensamblan para formar la cavidad, seguido del vertido del metal líquido, la solidificación, el curado y la expulsión.

Los pasos individuales del proceso de fundición en molde son los siguientes:

• Creación de patrones 

Diseño de un patrón de moldeo de concha

El “patrón” es una réplica de la pieza final que desea moldear; se necesitan dos mitades de patrón que representen dos secciones de la pieza deseada. Puede mecanizar metales o madera para hacer el patrón. Además, también debe tener en cuenta la contracción al dimensionar el patrón.

• Fabricación de moldes 

Fabricación de moldes de concha

Coloque el patrón calentado (175–370 °C) en la parte superior de la caja que contiene arena aglomerada con resina; cierre completamente la caja con el patrón en la parte superior. Luego, dé vuelta la caja, lo que unirá la arena aglomerada con resina al patrón. Repita este paso hasta que el patrón forme una forma sólida a su alrededor. Una vez que ambas secciones del molde estén listas, ensámblelas en un solo molde con alfileres calmantes o pegamento. El molde también necesita materiales de soporte para su sujeción. 

• Verter el metal fundido en el molde 

Proceso de fundición en molde de concha 

Fundir los metales en bruto en el horno adecuado y verterlos en el molde de concha precalentado. Además, tener en cuenta la temperatura y el flujo de vertido para minimizar los posibles defectos. 

• Enfriamiento y expulsión de piezas 

Deje que el molde se enfríe a temperatura ambiente. También puede aplicar un mecanismo de enfriamiento para acelerar el proceso en función de las propiedades del metal que está fundiendo. Mientras tanto, mantenga un enfriamiento uniforme en todas las secciones transversales del molde. 

Expulsión pasada del molde de concha 

Una vez que esté completamente solidificado, retire las piezas de la carcasa. molde con pasadores expulsores (u otro mecanismo de expulsión) sin grietas ni daños.

• Postprocesamiento y tratamiento de superficies 

Continúe con las piezas fundidas para realizar algunas operaciones menores de posprocesamiento, como desbarbarlas y esmerilarlas. Si es necesario, aplique un acabado adecuado a la superficie para mejorar la durabilidad y el aspecto. 

Metales para fundición en concha 

Pieza de moldeo de carcasa de acero al carbono

Como se mencionó anteriormente, la fundición en cáscara se utiliza tanto para metales ferrosos como no ferrosos con puntos de fusión relativamente bajos, por lo que la cáscara dura puede soportar la temperatura con la fusión. Vamos a desarrollar brevemente algunos metales comunes para la fundición en cáscara;

• • Acero carbono: Los aceros al carbono como C20, C30 y C45 se utilizan para algunas piezas metálicas de alta resistencia, como árboles de levas, ejes y maquinaria agrícola. 
  • Aluminio:  Las aleaciones de aluminio son populares por sus ventajas de ligereza y alta resistencia; los grados como 356, 413, 304 y 360 son populares en el proceso de fundición en molde. Además, el aluminio también tiene una alta conductividad térmica, lo que facilita el moldeo en molde. 
  • Cobre y sus aleaciones: Tanto el cobre puro como las aleaciones son conocidos por sus excelentes propiedades térmicas y eléctricas. Su ductilidad también ayuda en la fundición de carcasas. Se utilizan para accesorios eléctricos e intercambiadores de calor. 

• Aleación de acero: El acero aleado proporciona mayor resistencia, tenacidad y resistencia a la temperatura. Puede fundir aceros aleados como el 42CrMo, especialmente para componentes estructurales de diferentes industrias.

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¿Cuáles son los beneficios de la fundición en concha? 

Acabado liso de la pieza de fundición de la carcasa.

El acabado de alta calidad con requisitos mínimos de posprocesamiento y la precisión de las piezas fundidas son los principales beneficios del método de fundición en carcasa sobre otros tipos de fundición. 

Algunas de las principales ventajas son las siguientes: 

• • Acabado suave: Las piezas fundidas capturan los detalles suaves de la cavidad del molde del infierno, lo que crea un exterior uniforme y liso. 

• Precisión: El moldeo en carcasa puede lograr tolerancias de hasta ± 0.005 mm, superiores a las de la fundición en arena y otros métodos de fundición. 

• Partes complejas: Puede fabricar piezas metálicas complejas con detalles precisos, como culatas y álabes de compresores. El molde de carcasa proporciona un flujo eficiente y detalles finos con cavidades profundas y nítidas.

• • Versatilidad de materiales: Se puede utilizar hierro, acero, cobre, magnesio, aluminio y otros metales y aleaciones para fundir las piezas deseadas. El único requisito es que la carcasa resista las temperaturas de fusión de los metales en bruto.

• Velocidad de producción: El proceso de fundición en molde es más rápido y permite producir grandes volúmenes rápidamente con un tiempo de inactividad mínimo.

¿Cuáles son las desventajas de la fundición en concha?

A pesar de sus múltiples ventajas, la fundición en concha también tiene algunas desventajas. Tener en cuenta esas desventajas ayuda a tomar mejores decisiones sobre si es adecuada o no para sus requisitos técnicos y limitaciones presupuestarias.

• Mayor costo de instalación inicial y fabricación de moldes.
• Existe el riesgo de que se produzcan defectos como encogimiento, porosidad y desprendimientos.
• Los requisitos de posprocesamiento aumentan el costo de producción por pieza.
• Es un desafío para la automatización y requiere más recursos humanos para el proceso.
• No apto para metales con temperaturas de fusión muy elevadas.

Aplicaciones industriales de la fundición en moldes de concha 

Las piezas moldeadas en carcasa se utilizan en la industria automotriz, aeroespacial, eléctrica y otras industrias por su precisión y resistencia. Además, también son favorables para fabricar componentes livianos.

 Veamos algunas aplicaciones industriales del mundo real en la siguiente tabla;

Moldeo en carcasa versus fundición en arena

La fundición en arena utiliza sílice u otras arenas abrasivas en lugar de arenas recubiertas de resina. El patrón de réplica se mantiene en la arena compactada para formar la cavidad. Aunque se pueden fabricar piezas de gran tamaño a bajo coste, el acabado y la precisión no son tan altos como los del moldeo en cáscara o la fundición en molde de cáscara.

La siguiente tabla describe las diferencias entre el moldeo en carcasa y la fundición en arena;

Leer más: Empresas de fundición a presión

Recapitulación 

En general, la fundición en cáscara es una alternativa ideal para la fundición en arena de piezas metálicas que requieren mayor precisión y exactitud con superficies lisas. Puede moldear acero, hierro, aluminio, cobre y otros metales y aleaciones con puntos de fusión relativamente más bajos.

La fabricación de una carcasa dura para el molde es el factor más importante para aprovechar todas las ventajas del proceso de fundición en molde de carcasa. Para ello, se necesita el «patrón» adecuado e ingenieros expertos para fabricar el molde de carcasa con él. En ProleanTech, podemos ayudarle con la creación del patrón y las fases posteriores de producción de la fundición. Contáctanos, si tienes alguna duda más.

Preguntas Frecuentes

¿La fundición en concha es diferente a la fundición en arena?

Sí, la fundición en concha es diferente a la fundición en arena, especialmente en la forma en que se hace el molde en estos dos procesos. El molde en concha implica una concha sólida hecha de arena recubierta de resina caliente, mientras que la fundición en arena utiliza moldes de arena húmeda unidos por arcilla.

¿Cuándo utilizar el proceso de fundición en molde de cáscara?

La fundición en molde es adecuada para aplicaciones que requieren componentes livianos, geometrías complejas o altos volúmenes de producción. 

¿Cuáles son los ejemplos de productos de fundición en molde de cáscara?

Algunos productos típicos de moldeo de carcasa son culatas de cilindros, cigüeñales, álabes de turbinas, hardware militar, cuerpos de válvulas, insertos de moldes, etc.

¿Puedo realizar una fundición de cualquier metal o aleación?

La mayoría de ellos, pero no todos, son compatibles si el punto de fusión de la materia prima se encuentra dentro del rango de una cáscara dura o no. Sin embargo, todos los materiales comunes se pueden moldear con moldeo en cáscara, incluidos el aluminio, el cobre, el acero y el hierro fundido.