Curso pdffundición a la cera perdida autor manuel de la fuente

Fundición a la cera perdidaAutor: Manuel de la Fuente

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Presentación del curso

La fundición a la cera perdida es un técnica o proceso que se emplea paraobtener piezas de configuración complicadas con un espesor de la pared de hasta0.5 mm de aleación de acero, hierro y metales no ferrosos, esta tecnología es muyempleada en joyería, fundición artística y otras ya que en una serie de casoselimina el labrado por corte.

En este curso aprenderemos los materiales para la confección de modelos en la fundición a la cera perdidafundición a la cera perdida, la obtención de los modelos en cera, la preparación dela mezcla refractaria líquida y otras cuestiones relacionadas con la fundición a lacera perdida.

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1. Fundición a la cera perdida. Nociones generales

La esencia de la fundición a la cera perdida consiste en que el modelo se elabora deun material especial, el cual sin destruir el molde puede ser fundido, quemado odisuelto y obtener un molde enterizo, lo que asegura una alta presición geométricade las piezas. Con más frecuencia para el modelo se utiliza una pasta de fácil fusiónen forma de cera.

El proceso de fundición a la cera perdida se emplea para obtener piezas deconfiguración complicadas con un espesor de la pared de hasta 0.5 mm de aleaciónde acero, hierro y metales no ferrosos, esta tecnología es muy empleada en joyería,fundición artística y otras ya que en una serie de casos elimina el labrado por corte.

La fundición a la cera perdida se utiliza para la producción unitaria, en serie y engran escala. Los índices económicos de este procedimiento y la racionalidad de suempleo dependen de la nomenclatura de las piezas.

Para obtener una pieza por medio de la fundición a la cera perdida lo primero quese debe hacer es seleccionar los materiales para la confección de los modelos, osea, la pieza a obtener.

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2. Materiales para la confección de los modelos.Fundición a la cera. Propiedades

Parafina.1 .Estearina.2 .Cera de carbón lignitoso.3 .Alquitrán de turba.4 .Colofonia.5 .Poliestireno.6 .Etilcelulosa.7 .Ácidos grasos.8 .Aceite para transformadores.9 . Aceite de resino y alcohol etílico en proporción (1 – 1)10.

Propiedades de los materiales utilizados para la confección de los modelos.

Temperatura de fusión 60 – 100 oc.1 .Temperatura de comienzo de reblandecimiento superior a la temperatura dedesplazamiento de trabajo en 35 – 45 oc.

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Contracción mínima y estable.3 .Separación lineal y volumétrica mínima.4.Buena fluidez.5 .Contenido mínimo de cenizas.6 .Que no se adhiera a la superficie del molde a las herramientas y las manos deloperario.

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Deben ser químicamente inertes con respecto a los materiales del molde y losrevestimientos refractarios.

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No desprender vapores nocivos al calentarse y quemarse.9 .Posibilidad de un empleo múltiple.10.Buena humectabilidad con la composición del revestimiento.11.Los materiales iniciales deben ser baratos.12.

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3. Elaboración de los moldes para la obtención de losmodelos

A partir de la pieza original se hace el molde para la obtención de los modelos enyeso, goma, latex, silicona o combinación de estos, cera, también pueden sermetálicos Pb, Sb, Al, etc.

Materiales necesarios para la elaboración de los moldes para los modelos.

Plantilla o pieza original.1 .Goma laca para pintar las plantillas o piezas.2 .Plastilina.3 .Goma latex.4 .Silicona.5 .Yeso.6 .Limas, fresas y todo el herramental necesario para preparar las plantillas opiezas originales.

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Papel de lija.8 .Brochas.9 .Hilo para ensartar.10.Mesa de trabajo.11.Caja para el moldeo del molde.12.Espátulas.13.Cuchilla.14.

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4. Obtención de los modelos en cera y materialesnecesarios

Para obtener los moldes en cera de la pieza a obtener, se procede de la siguienteforma.

Fundir la mezcla de cera (80 – 85ºC) y esperar un tiempo para que sedimentelas suciedades.

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Con una brocha pintar los moldes con aceite de transformador o aceite deresino y verter en ellos la cera fundida, esperar que solidifique y extraer elmodelo.

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Si es necesario fundir a parte el sistema de alimentación y después pegar a losmodelos, retocar y reparar los modelos.

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Materiales necesarios.

Mechero de gas o plancha eléctrica.1 .Espátulas.2 .

Luego de tener el modela en cera de la pieza se prepara la mezcla refractaria líquidaque utilizaremos para formar la cáscara del molde donde se verterá el metal.

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5. Preparación de la mezcla refractaria líquida

Al silicato de sodio de 42º Be (1.41 kg/dm3) se le baja la densidad hasta 33º Be(1.33 kg/dm3) con agua batiéndolo durante 30 min (por cada dm3 de silicato se leañade 335 cm3 de agua).

Luego se prepara una solución de cloruro de amonio en agua al 5 % y se agrega a lasolución de silicato hasta una densidad de 29º Be (1.25 kg/dm3) batiéndolo durante20 min y dejándolo reposar por espacio de 24 horas.

Esta hidrólisis tiene que tener una densidad de 29º Be, si está por debajo se ajustacon silicato de sodio de 41º Be, si está por encima se ajusta con agua.

Posteriormente se agita bien la hidrólisis preparada y sin dejar de agitar se le añadepolvo de cuarzo o marchalita hasta una densidad de 57 - 62º Be (1.65 – 1.76kg/dm3), y se deja en agitación por espacio de 20 min, pasado este tiempo sepueden comenzar los baños. (si la densidad disminuye se añade polvo y si aumentese añade líquido, o sea, hidrólisis)

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6. Materiales necesarios para la preparación de lamezcla refractaria líquida

Silicato de sodio módulo 2.7 – 3.3; 1.41 – 1.45 g/cm3 (41 – 44ºBe).1 .Cloruro de amonio.2 .Talco de cuarzo (granulometría < 0.05 mm).3 .Aerómetro para líquidos pesados.4 .Agitador.5 .

Seguidamente pasamos a formar la cáscara cerámica donde se verterá el metal.

Pasos a seguir para la formación de la cáscara cerámica refractaria en la superficiedel molde

Sumergir el molde de cera en jabalina para quitar el aceite de su superficie.1 .Sumergir el molde de cera en la mezcla refractaria líquida.2 .Espolvorear arena sílice seca (grano fino).3 .Esperar 20 – 30 min y repetir pasos 2 y 3.4 .Esperar tres horas y repetir paso 2.5 .Espolvorear arena sílice seca (grano medio).6 .Esperar tres horas y repetir paso 2.7 .Espolvorear arena sílice seca (grano grueso).8 .Esperar 24 horas.9 .Introducir la cáscara formada con el modelo de cera dentro en una estufa a100ºC para eliminar de ella la cera, se debe disponer de una bandeja u otrodispositivo para recoger la cera. (esta cáscara tendrá un espesor entre 3 – 5mm y suficiente resistencia).

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Calcinar la cáscara a 900 – 1000ºC para corregir los defectos asociados por ladilatación de esta con la temperatura y eliminar restos de cera que puedanhaber quedado.

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La cáscara obtenida aún caliente pero a una temperatura más baja se moldeaen una caja metálica con una mezcla de arena sílice gruesa y limalla de hierro yse vierte el metal.

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7. Materiales necesarios para la formación de lacáscara cerámica

Jabolina y recipiente para ella.1 .Arena sílice seca (grano fino 0.67 mm).2 .Arena sílice seca (grano medio 0.67 – 1.0 mm).3 .Arena sílice seca (grano grueso 1.0 – 3.0 mm).4 .Mallas metálicas.5 .Tres recipientes (uno para cada tipo de arena).6 .Ganchos y perchas para colgar los moldes luego de aplicarle la capa refractaria.7 .Estufa eléctrica con control de temperatura de 100 – 120ºC.8.Horno de resistencia con control de temperatura de 900 – 1000ºC.9.

Los moldes obtenidos a partir del procedimiento antes descrito deben reunir unaserie de propiedades.

Características de los moldes para la fundición del metal.

Deben ser resistentes.1 .Compresibles.2 .Permeable al gas.3 .Inerte químicamente al metal.4 .Destruirse fácilmente después de enfriarse la pieza.5 .

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8. Cálculo de los sistemas de bebederos dealimentación. Fusión y colada del metal

El cálculo de los sistemas de alimentación para las piezas a la cera perdida, estábasado en la observación del principio de solidificación sucesiva. Para obtener unapieza de buena calidad es imprescindible que el módulo de enfriamiento de lasección del canal vertical (relación del área al perímetro) sea mayor que el módulode enfriamiento del bloque de mayor grosor de la pieza. Esto asegura lasolidificación sucesiva de la pieza al canal vertical.

Fusión y colada del metal a los moldes, desmoldeo y limpieza de las piezas.

A la calidad del metal de las piezas se plantean las mismas exigencias que a laspiezas obtenidas por otros procedimientos, por eso el metal de cualquier unidad defusión puede ser también utilizado para la colada a la cera perdida. La fusión delmetal para la colada se realiza por la tecnología común.

El llenado del molde con metal en dependencia de las dimensiones y la masa de lapieza, la composición de la aleación, el procedimiento de colada y los hornosutilizados puede efectuarse por diversos métodos. El llenado puede ser libre, elmetal llena el molde sólo bajo la acción de la gravedad, en máquinas centrifugas, elmetal llena el molde y se solidifica en el campo de las fuerzas centrífugas, la coladaa baja presión.

Desmoldeo y limpieza de las piezas.

Después del enfriamiento de los moldes la caja de moldeo se gira 180º para que deesta se vacíe la mezcla de relleno. La separación de las piezas de los bebederos serealiza cortando esta con sierras para cortar metales, sierras de discos, con fresas yrectificadoras, cortando las mazarotas y, a veces, el canal vertical con sopletecortador a gas, etc.

La limpieza de las piezas de los restos del molde cerámico es una operación querequiere mucho trabajo. Se emplean varios procedimientos de limpieza: porvibración, a chorro de arena, a chorro de agua y arena, químico-térmico ensoluciones de álcalis y ácidos, como también en sales derretidas, etc.

Para limpiar las piezas de los restos de cáscara cerámica se emplea ampliamente lalixiviación. En un baño calentado hasta 150ºC con una solución al 50 % de KoH secargan las piezas en cestas especiales; la cáscara cerámica interacciona con elálcalis y se destruye por este durante 30 – 40 min. Luego las piezas se lavan enagua caliente, se secan y se pasaban en una solución acuosa de sosa con 0.3 % denitro sódico; luego se secan.

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9. Recomendación de algunas soluciones para darcoloración a piezas de aluminio.

(Concentración en g/l).

Los reactivos se disuelven en agua.

Coloración Reactivo Cantidad en (g)Amarillo Oro Sulfuro de potasio 25.0 Morino 1.0Oro pardo Sulfuro de potasio 25.0 Morino 1.0 Alisarina 1.0Pardo café Sulfuro de potasio 25.0 Dicromato de potasio 0.5 Lisarina 1.0 Morino 0.5Rojo Sulfuro de potasio 25.0 Dicromato de potasio 0.5 Lisarina 1.0Pardo Sulfuro de potasio 25.0 Dicromato de potasio 5.0 Lisarina 1.0 Sulfato de vanadio 1.0Amarillo Oro Sulfuro de potasio 25.0 Morino 2.0 Sulfato de vanadio 3.0Pardo oscuro Sulfuro de potasio 25.0 Sulfato de vanadio 1.0Bronce Permanganato de potasio 20.0 Sulfato de cobre 5.0Latón oscuro Permanganato de potasio 20.0 Sulfato de vanadio 5.0Amarillo Oro Permanganato de potasio 20.0

Para dar coloración a una pieza de aluminio se puede emplear alguna de estassoluciones. Primeramente se prepara la solución, luego se calienta la misma hastauna temperatura de 80ºC y se introduce la pieza en la solución, permaneciendo enestas condiciones por espacio de 30 min, luego se lava la pieza con agua y se seca.

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