Fundición en molde de yeso

El moldeo de yeso es un proceso de fundición de metales similar al moldeo en arena , excepto que el material de moldeo es yeso de París en lugar de arena . Al igual que el moldeo en arena, el moldeo de yeso es un proceso de molde descartable, sin embargo, solo se puede utilizar con materiales no ferrosos. Se utiliza para piezas fundidas desde 30 g (1 oz) hasta 7-10 kg (15-22 lb). Por lo general, la forma tarda menos de una semana en prepararse. Se pueden lograr tasas de producción de 1 a 10 unidades / hora con moldes de yeso. ^{[1] [2]}

Las piezas que normalmente se fabrican mediante fundición de yeso son componentes de cerraduras, engranajes, válvulas, accesorios, herramientas y adornos. ^[2]

El yeso no es yeso puro, sino que tiene aditivos para mejorar la resistencia en verde, la resistencia en seco, la permeabilidad y la capacidad de colado . Por ejemplo, se agrega talco u óxido de magnesio para evitar el agrietamiento y reducir el tiempo de fraguado; la cal y el cemento limitan la expansión durante el horneado; las fibras de vidrio aumentan la resistencia; se puede usar arena como relleno. ^[1] La proporción de ingredientes es de 70-80% de yeso y 20-30% de aditivos. ^[2]

El patrón generalmente se hace de metal, sin embargo se pueden utilizar moldes de goma para geometrías complejas; estos moldes se denominanMoldes de yeso de caucho . Por ejemplo, si la pieza de fundición incluye ángulos reentrantes o superficies angulares complejas, entonces el caucho es lo suficientemente flexible como para ser removido, a diferencia del metal. ^[1] Estos moldes también son económicos, reutilizables, más precisos que los moldes de acero, rápidos de producir y fáciles de cambiar. ^{[ cita requerida ]}

Las tolerancias típicas son de 0,1 mm (0,0039 in) para los primeros 50 mm (2,0 in) y de 0,02 mm por centímetro adicional (0,002 in por pulgada adicional). Se requiere un ángulo de inclinación de 0,5 a 1 grado. Los acabados superficiales estándar que se pueden lograr son de 1,3 a 4 micrómetros (50–125 μin). ^[1]

En primer lugar, se determina la línea de separación, ya sea simple de dos partes o más compleja (3 o más). Se hace una caja alrededor del patrón para sostener el yeso. Luego se mezcla el yeso y se rocía el patrón con una fina película de compuesto de separación, también llamado agente desmoldante, para evitar que el yeso se adhiera al patrón. Luego se vierte el yeso sobre el patrón y la caja que contiene el yeso y el patrón se hace vibrar por medios mecánicos para llenar todos los espacios y liberar burbujas de aire. El yeso fragua, generalmente en unos 15 minutos, y se retira el patrón. Luego se hornea el molde, entre 120 °C (248 °F) y 260 °C (500 °F), para eliminar el exceso de agua. Luego se ensambla el molde seco, se precalienta y se vierte el metal. Finalmente, después de que el metal se haya solidificado, el yeso se separa de la pieza fundida. El molde generalmente está dañado por el metal, por lo que no suele reutilizarse. El yeso desechado se puede reciclar moliéndolo, pero se debe tener cuidado ya que el polvo de sílice causa daño pulmonar permanente. ^{[1] [2]}

El moldeo en yeso se utiliza cuando se requiere un acabado superficial excelente y una buena precisión dimensional. Debido a que el yeso tiene una conductividad térmica y una capacidad calorífica bajas , el metal se enfría más lentamente que en un molde de arena, lo que permite que el metal rellene secciones transversales delgadas; la sección transversal mínima posible es de 0,6 mm (0,024 pulgadas). Esto da como resultado una fundición con una forma casi neta , lo que puede ser una ventaja de costo en piezas complejas. ^[1] También produce un mínimo de material de desecho. ^[3]

La principal desventaja de este proceso es que solo se puede utilizar con materiales no ferrosos con temperaturas de fusión más bajas, como aluminio , magnesio , zinc y, a veces, aleaciones de cobre. El material más comúnmente utilizado es el aluminio. La temperatura máxima de trabajo del yeso es de 1200 °C (2200 °F), por lo que los materiales con temperaturas de fusión más altas derretirían el molde de yeso. Además, el azufre del yeso reacciona con el hierro, lo que lo hace inadecuado para la fundición de materiales ferrosos. ^{[1] [2]}

Otra desventaja es que sus largos tiempos de enfriamiento limitan el volumen de producción. Los moldes de un solo uso suelen enfriarse en agua, pero solo después de completar la solidificación, para que el metal caliente no vuele por todas partes. Un enfriamiento adecuado puede ayudar a retirar el molde y hace que algunas aleaciones sean más resistentes. ^[1]

El yeso no es tan estable como la arena, por lo que depende de varios factores, entre ellos la consistencia de la composición del yeso, los procedimientos de vertido y las técnicas de curado. Si estos factores no se controlan de cerca, el molde puede deformarse, encogerse al secarse, tener un acabado superficial deficiente o fallar por completo. ^[4]

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (novena edición), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
• Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven (2006), Ingeniería y tecnología de fabricación (5.ª ed.), Pearson, ISBN 0-13-148965-8.
• Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994), Guía de referencia de procesos de fabricación, Industrial Press Inc, ISBN 0-8311-3049-0