Fundición en molde completo

La fundición en molde completo es un proceso de fundición con patrón evaporativo que combina la fundición en arena y la fundición a la cera perdida . Utiliza un patrón de espuma de poliestireno expandido que se rodea de arena, de forma similar a la fundición en arena. A continuación, el metal se vierte directamente en el molde, lo que vaporiza la espuma al contacto.

En primer lugar, el patrón suele fabricarse con espuma de poliestireno , lo cual puede hacerse de muchas maneras diferentes. Para tiradas de pequeño volumen, el patrón puede cortarse a mano o mecanizarse a partir de un bloque sólido de espuma; si la geometría es lo suficientemente simple, incluso puede cortarse con una cortadora de espuma de hilo caliente .

Si el volumen es grande, el patrón se puede producir en masa mediante un proceso similar al moldeo por inyección . Se inyectan perlas preexpandidas de poliestireno en un molde de aluminio precalentado a baja presión. A continuación, se aplica vapor al poliestireno, lo que provoca que se expanda aún más para llenar el molde. El patrón final tiene aproximadamente un 97,5 % de aire y un 2,5 % de poliestireno.

Los patrones terminados se pueden pegar con pegamento caliente a cubetas de vertido, bebederos y mazarotas prefabricadas para formar el patrón final. ^{[ 1 ]} Luego, el patrón se recubre con un material refractario . El patrón recubierto ( 2 ) se coloca en un molde y se rellena cuidadosamente con arena verde ( 4 ) o arena aglutinada químicamente.

Finalmente, el metal fundido ( 1 ) se vierte en el molde, lo que vaporiza la espuma ( 3 ) y permite que el metal llene todo el molde. El vapor se extrae simultáneamente del matraz a través de la arena.

Se deja enfriar la pieza fundida y luego se extrae del molde ( 5 ), lista para usar. No es necesario reprocesar la arena, por lo que se puede reutilizar directamente. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

El espesor mínimo de pared para una fundición en molde completo es de 2,5 mm (0,10 pulg.) . Las tolerancias dimensionales típicas son del 0,3 % y los acabados superficiales típicos varían de 2,5 a 25 μm (de 100 a 1000 millonésimas de pulgada) RMS . El rango de tamaño va desde 400 g (0,88 lb) hasta varias toneladas. ^{[ 3 ]}     

La fundición en molde completo se utiliza a menudo para producir culatas , bloques de motor , carcasas de bombas , componentes de frenos de automóviles y colectores . ^{[ 3 ]} Los materiales comúnmente empleados incluyen aluminio , hierro , acero , aleaciones de níquel y aleaciones de cobre . ^{[ 2 ]}

Este proceso de fundición es ventajoso para piezas muy complejas que normalmente requerirían machos . Además, es dimensionalmente preciso, no requiere desmoldeo y no tiene líneas de separación, por lo que no se forma rebaba . En comparación con la fundición a la cera perdida , es más económico porque es un proceso más simple y la espuma es más barata que la cera. Generalmente no se requieren mazarotas debido a la naturaleza del proceso; como el metal fundido vaporiza la espuma, el primer metal en el molde se enfría más rápido que el resto, lo que resulta en una solidificación direccional natural . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las dos principales desventajas son que los costos de los patrones pueden ser altos para aplicaciones de bajo volumen y que los patrones se dañan o deforman fácilmente debido a su baja resistencia. ^{[ 1 ]} Si se utiliza un troquel para crear los patrones, el costo inicial es elevado. ^{[ 2 ]}

La primera patente para un proceso de fundición con modelos evaporativos fue presentada en abril de 1956 por HF Shroyer. Patentó el uso de modelos de espuma incrustados en arena verde tradicional para la fundición de metales.