PROCESO DE FUNDICIÓN UTILIZANDO MODELOS DE GASIFICACIÓN (SHELL CASTING) 

La fundición de carcasa es adecuada para la producción en gran volumen de piezas pequeñas y medianas de hierro dúctil, acero y aleaciones de aluminio de alta precisión, incluida la producción en gran volumen de cuerpos de válvulas de precisión y carcasas de engranajes fabricados con hierro dúctil QT400-18 y QT600-3. La precisión dimensional y la calidad de la superficie de las piezas fundidas producidas mediante este proceso son significativamente superiores a las fabricadas con arena arcillosa y arena de resina convencional endurecida en frío.

Principio de formación de conchas.

La arena recubierta se fabrica utilizando una resina fenólica sólida que se recubre previamente sobre los granos de arena. Cuando la arena revestida seca entra en contacto con herramientas metálicas calientes a temperaturas de 180-250 °C, la resina de la superficie se funde y sufre una reacción de reticulación bajo la acción del endurecedor, formando una fina capa de arena dura, infusible e insoluble. La arena suelta sin calentar se puede regenerar y reutilizar. Durante el vertido, la fina capa se calienta, la resina se quema y se descompone, y el molde colapsa espontáneamente, lo que garantiza un fácil desmoldado y limpieza de las piezas fundidas.

Formulación de materia prima para arena revestida diseñada específicamente para fundición en concha

Arena básica: arena de cuarzo lavada y redondeada con un contenido de arcilla ≤ 0,3%; Para las piezas fundidas de acero, se utiliza arena de circón o arena de cromita para evitar defectos de expansión.

Carpeta: resina fenólica termoplástica añadida en una cantidad de 1,0 a 3,0% en peso de arena (especialmente para fundición de conchas).

Endurecedor: hexametilentetramina (HMTA), añadida en una cantidad del 10 al 15% en peso de la resina.

Lubricación: estearato de calcio para mejorar la fluidez de la arena y evitar que se pegue al equipo.

Aditivos funcionales: Se añaden aditivos anticarburantes y de baja emisión de gases en pequeñas cantidades según sea necesario.

Diferencia clave: La arena de resina endurecible en frío se mezcla directamente en el sitio (la arena base + la resina líquida + el endurecedor se mezclan inmediatamente antes de su uso). La arena recubierta para la fundición de conchas es una arena seca producida comercialmente; En el sitio solo se requiere calor para el moldeado, no se requiere mezcla de resina en el sitio.

1 Preparación de equipos metálicos.

Los resortes de aleación de aluminio o acero mecanizados con precisión cuentan con canales de calentamiento incorporados para mantener una temperatura constante de 180 a 250 °C. La precisión del equipo determina directamente las tolerancias dimensionales de las piezas fundidas, teniendo en cuenta de antemano los márgenes de contracción y mecanizado.

2 Lijado y moldeado de conchas

Invertir la tolva para cubrir completamente la superficie del herramental de metal caliente con arena recubierta.

Espere entre 60 y 120 segundos para curar la capa superficial de arena en las herramientas y formar una capa delgada y uniforme.

Voltear la herramienta y tirar arena recubierta suelta sin calentar para una recirculación completa, dejando solo la cáscara de arena endurecida adherida a la superficie de la herramienta.

3 Curación completa secundaria

Se envían finas cáscaras de arena al horno para un calentamiento adicional para completar la reticulación de la resina, eliminando tensiones internas, evitando el pelado y el agrietamiento durante el vertido y aumentando la resistencia general en seco.

4 Desmontaje de carcasas, montaje de moldes y refuerzo.

Retirar las cáscaras de arena endurecidas del herramental para obtener las mitades superior e inferior de la cáscara. Alineación, pegado y fijación de las dos mitades. Para piezas fundidas con paredes relativamente gruesas, el molde de la cáscara se coloca en un matraz y se llena con relleno de soporte para evitar que la cáscara se expanda y se deforme durante el vertido.

5 Derritiendo y vertiendo

El hierro fundido, el acero y las aleaciones de aluminio se vierten uniformemente a temperaturas de proceso específicas. La cavidad densa y suave en forma de concha presenta una liberación controlada de gas, lo que reduce significativamente los defectos, incluidos espiráculos, marcas de quemaduras y penetración de metal.

6 Enfriar, desmoldar y limpiar

Una vez que las piezas fundidas se han enfriado por completo, la película de resina pierde su fuerza adhesiva debido a la carbonatación a altas temperaturas y la capa de arena colapsa espontáneamente. Las piezas fundidas se pueden separar mediante vibración. Después del granallado, sólo queda una pequeña cantidad de arena residual en las superficies, lo que requiere un margen de mecanizado mínimo.

7 Regeneración de arena residual

La arena residual está cubierta con residuos de resina carbonizada, que deben eliminarse mediante cocción a alta temperatura a temperaturas superiores a 700 °C para su regeneración. La arena recuperada proporciona un rendimiento constante, pero el consumo de energía y los costos de capital para la recuperación son más altos que los de la arena arcillosa.

Diferencias clave: Shell Casting versus arena de resina de endurecimiento en frío convencional

Mecanismo de curado:

Fundición de conchas: curado térmico; Moldeo rápido en cuestión de segundos a minutos utilizando moldes de metal calientes.

Arena de resina endurecible en frío: autocurado químico en el ambiente; Al curar a temperatura ambiente con catalizadores, el ciclo de moldeo dura decenas de minutos.

Forma:

Fundición de conchas: conchas de arena finas y huecas de 6 a 20 mm de espesor, consumo de arena extremadamente bajo.

Arena de resina endurecible en frío: forma pesada de una sola pieza con alto consumo de arena.

Equipo:

Fundición de conchas: moldes metálicos calentados de alta precisión con elevados costes de capital.

Arena de resina de curado en frío: se aceptan moldes de madera o metal, no requieren calentamiento.

Aplicabilidad de fabricación:

Shell casting: líneas automatizadas para la producción en serie de piezas de pequeña y mediana precisión.

Arena de resina endurecible en frío: producción individual y a pequeña escala de grandes piezas fundidas de paredes gruesas.

Precisión de la superficie:

Fundición de carcasa: clase de tolerancia CT7–CT9, rugosidad de la superficie Ra6,3–12,5 micrones, clara formación de cavidades internas complejas de paredes delgadas.

Arena de resina endurecible en frío: clase de tolerancia CT9–CT11, calidad de superficie inferior a la fundición en concha.

Ventajas de la fundición de conchas

1 La alta precisión dimensional y la excelente calidad de la superficie reducen significativamente los márgenes de mecanizado y reducen los costos de mecanizado.

2  La arena seca no contiene humedad, lo que minimiza los defectos de los orificios de gas en la cavidad del molde, ideal para piezas de precisión como cuerpos de válvulas hidráulicas y conductos de fluidos.

3 Las excelentes propiedades de eliminación de los depósitos de arena eliminan la adherencia y la obstrucción de la arena en orificios profundos difíciles y cavidades internas poco profundas, lo que mejora en gran medida la eficiencia de la limpieza.

4 Alta velocidad de moldeo: cada ciclo dura solo unos minutos, lo que es compatible con la producción por lotes automatizada.

5 Las cáscaras de arena endurecidas se pueden almacenar durante mucho tiempo sin absorber humedad ni deformarse, lo que proporciona flexibilidad en la planificación de la producción.

Limitaciones del proceso

1 El costo total de la arena recubierta y los moldes metálicos calentados es significativamente mayor que el de la arena arcillosa y la arena de resina endurecida en frío.

2La resistencia estructural limitada de las conchas de arena hace que el proceso no sea adecuado para piezas fundidas pesadas con espesores de pared superiores a 50 mm.

3 Durante la descomposición de la resina a alta temperatura, se liberan gases de combustión irritantes, lo que requiere la instalación de equipos auxiliares para recolectar y purificar los gases de escape.

4 Para regenerar la arena residual, se requiere tostación a alta temperatura, lo que genera un alto consumo de energía y costos operativos.

Aplicaciones típicas

Piezas de hierro dúctil (QT400-18, QT600-3): bloques de válvulas hidráulicas, cajas de engranajes, soportes de chasis.

Componentes automotrices: culatas de motor, colectores de admisión y escape, asientos de sellos de aceite.

Piezas de fundición de acero pequeñas y medianas: cuerpos de válvulas, pasadores de precisión para equipos de construcción.

Componentes de aleación de aluminio de precisión de paredes delgadas: carcasas de bombas de agua, carcasas de motores eléctricos.