¿Qué materiales se pueden usar en la fundición de espuma perdida?

Casting de espuma perdida (LFC) es un proceso de fundición de precisión donde un patrón de espuma está incrustado en arena no unida y metal fundido reemplaza el patrón. La selección de materiales es crítica para el éxito. Esta guía describe las categorías clave de materiales involucradas.

1. Materiales de patrón (espuma):
El patrón prescindible define la geometría de la parte final. Las opciones principales son:

Poliestireno expandido (EPS): la espuma más utilizada. Ofrece una buena estabilidad dimensional durante el moldeo, fácilmente disponible en varias densidades y se vaporiza limpiamente. La EPS de menor densidad (por ejemplo, 16-20 kg/m³) es común para partes más pequeñas y menos complejas; Una densidad más alta (por ejemplo, 24-30 kg/m³) proporciona un mejor acabado superficial y resistencia para patrones más grandes o más intrincados.

Polimetilmetacrilato expandido (EPMMA): se usa cuando los defectos de carbono reducidos son críticos, especialmente en piezas de fundición ferrosa. EPMMA se descompone más limpiamente que EPS, dejando menos residuos de carbono. Sin embargo, generalmente es más costoso y puede ser más difícil de procesar.

Copolímeros (por ejemplo, STMMA - Estireno -metilmetacrilato): mezclas de EPS y EPMMA, con el objetivo de equilibrar el costo, la facilidad de uso y los residuos de carbono. STMMA es cada vez más popular para las fundiciones de acero donde los EP pueden causar problemas, pero el EPMMA puro es costoso.

Espuma especializada: para aplicaciones específicas que requieren temperaturas de descomposición más altas o propiedades únicas.

2. Materiales de recubrimiento:
Un recubrimiento refractario aplicado al patrón de espuma es esencial. Sirve múltiples funciones:

Base refractaria: proporciona una barrera entre el metal fundido y la arena, evitando la erosión y la penetración del metal. Las bases comunes incluyen:

Harina/arena de circón: excelente refractariedad y estabilidad térmica, preferida para acero y aleaciones de alta temperatura.

Harina de sílice: rentable, ampliamente utilizado para hierro y aluminio, pero tiene menor refractarios que el circón.

Silicatos de alúmina (por ejemplo, Mullite, Kaolin Clay): ofrezca un buen rendimiento para varios metales.

Grafito: a menudo se usa en combinación con otros refractarios, particularmente para la fundición de hierro, para mejorar el acabado superficial y reducir los defectos de carbono brillantes.

Binder: mantiene juntas las partículas refractarias y adhiere el recubrimiento a la espuma. Los aglutinantes comunes incluyen sílice coloidal a base de agua, látex y aglutinantes inorgánicos. La elección afecta la resistencia al recubrimiento, la permeabilidad y las características del agotamiento.

Aditivos: modificar propiedades como:

Permeabilidad: crítico para permitir que los gases de descomposición del patrón escapen a través del recubrimiento hacia la arena. Aditivos como perlita o fibras específicas pueden mejorar la permeabilidad.

Woming/Flow: los tensioactivos aseguran una aplicación uniforme de recubrimiento en la superficie de espuma hidrófoba.

Reología: los espesantes controlan la viscosidad para sumergir o pulverizar.

Tasa de secado: afecta el tiempo del ciclo de producción.

3. Agregado de moldeo (arena):
La arena seca y sin correos rodea el patrón recubierto y proporciona soporte de moho.

Arena de sílice: la opción más común y económica para muchas aplicaciones.

Arena olivina: se usa donde una mayor capacidad de calor o una expansión térmica más baja que la sílice es beneficiosa o para reducir la exposición al polvo de sílice.

Arena de cromita: empleado por su alta conductividad térmica y propiedades de enfriamiento en secciones específicas.

Arena de circón: ofrece una excelente estabilidad térmica y baja expansión térmica, pero es significativamente más caro. Utilizado para aplicaciones críticas o secciones delgadas.

Propiedad de arena clave: la sequedad es primordial. Cualquier humedad puede conducir a defectos de gas. La arena generalmente se enfría y se seca después de la recuperación.

4. Metales de fundición:
La fundición de espuma Lost es versátil, adecuada para una amplia gama de aleaciones ferrosas y no ferrosas:

Ferroso:

Hierro gris: muy comúnmente fundido usando LFC, que se beneficia de la capacidad del proceso para producir formas complejas con buena precisión dimensional.

Hierro dúctil: también ampliamente utilizado. El control cuidadoso de la permeabilidad de recubrimiento y los parámetros de vertido es crucial para evitar defectos relacionados con los gases de reacción de magnesio.

Aceros de carbono y aceros de baja aleación: cada vez más popular para componentes complejos. Requiere recubrimientos de alta permeabilidad y, a menudo, los patrones EPMMA/STMMA para minimizar la recolección de carbono.

Aceros inoxidables: utilizado para componentes resistentes a la corrosión. Requiere un control estricto sobre la descomposición del patrón y la ventilación de gas.

No ferroso:

Aleaciones de aluminio: extremadamente bien adecuado para LFC, que permite piezas complejas de paredes delgadas con excelente acabado superficial. EPS se usa casi exclusivamente.

Aleaciones de cobre (bronce, latón): fundido con éxito utilizando el proceso, que a menudo requiere formulaciones de recubrimiento específicas.

Aleaciones de magnesio: se usa, que requieren cuidadosas consideraciones de seguridad durante el vertido debido a la reactividad del magnesio.

Consideraciones de selección de material:

Metal Being: Dicta Tipo de espuma (EPS vs. EPMMA/STMMA para necesidades bajas de carbono), refractoridad de recubrimiento (circón para acero) y tipo de arena.

Tamaño y complejidad de la pieza: influye en la densidad de espuma (más alto para patrones complejos/grandes) y requisitos de permeabilidad de recubrimiento.

Requisitos de acabado de la superficie: la espuma de mayor densidad y los recubrimientos refractarios más finos generalmente producen un mejor acabado superficial.

Tolerancias dimensionales: las propiedades de espuma y la consistencia de la aplicación de recubrimiento son factores críticos.

Costo: el equilibrio de los requisitos de rendimiento (por ejemplo, EPMMA, circón) contra los costos del material es esencial.

Tabla de resumen: categorías de materiales clave

Tabla de resumen: categorías de materiales clave