Una de les diverses indústries on càsting d'inversió juga un paper important es descriu en aquest article. Aquest article explica el procés i els materials utilitzats per a la fosa de cera percoladora, alhora que, sobretot, analitza els beneficis que té aquest mètode.
Què és el càsting d'inversió?
Fosa d’inversions també es coneix com a fosa a la cera perduda, un procés de fabricació molt antic. Implica la producció de components metàl·lics delicats mitjançant un patró de cera, que data de civilitzacions antigues.
El viatge de precisió comença amb la creació de rèpliques de cera de motlles o productes. El material ceràmic recobreix aquest patró de cera per formar una closca després de la qual es deixa assecar. Posteriorment, les closques ceràmiques s'escalfen per fondre o "perdre" la cera a l'interior, deixant enrere cavitats que dupliquen perfectament els patrons originals fets de cera d'abella; s'aboquen metalls fosos en aquests espais, formant així còpies exactes dels models inicials.
Aquesta tècnica es basa en la seva capacitat de produir peces amb diferents mides, nivells de complexitat i materials, des de formes bàsiques fins a formes complexes i intricades amb estructures multivariants. En els sectors aeroespacial, automobilístic, mèdic i de joieria, entre d'altres, on es demanen components precisos en grans quantitats, aquesta tecnologia s'utilitza habitualment.
El procés de càsting d'inversió
1. Creació de patrons de cera
La complexa ruta de la fosa per inversió comença amb la realització de dissenys acurats amb ceres. Aquests prototips s'han de fer amb precisió perquè actuen com a plànols del producte final.
2. Construcció de closques
Després ve un procés minuciós anomenat construcció de closques, on s'utilitzen patrons de cera. No es deixa res enrere a l'hora de capturar fins i tot detalls mínims dins de la fosa de inversió, ja que els patrons queden tancats dins de les closques ceràmiques durant aquesta etapa, donant lloc a unes característiques de precisió excepcionals.
3. Desparafinament i preescalfament
Després de completar la carcassa ceràmica, es produeix l'extracció de la cera del motlle. Aquest pas va seguit d'un preescalfament que prepara el motlle per acceptar el metall fos que hi fluirà més tard quan es col·loqui.
4. Fundició i refredament
Aquí, el metall fos s'aboca suaument en motlles preescalfats per adoptar la forma d'un patró de cera amb molta precisió. La solidificació del metall durant el procés de refredament completa l'etapa de fosa.
5. Extracció i acabat de la closca
Després de treure la carcassa ceràmica, queda com un component metàl·lic perfectament dissenyat. La fosa per inversió necessita inherentment menys treball d'acabat, tot i que no sempre, a causa de la seva precisió, que en la majoria dels casos fa que el postprocessament sigui innecessari, revelant així l'eficiència que es troba en aquesta complicada operació industrial.
Materials per a la fosa d'inversió
La fosa de cera percoladora és una tècnica que requereix una àmplia gamma de materials per produir els atributs desitjats d'un producte final. Per tant, cal seleccionar acuradament els materials adequats per aconseguir l'èxit en aquest tipus de procés.
Metalls freqüents utilitzats
- Acer: L'acer, conegut per la seva resistència i durabilitat, s'ha convertit en un component important quan es tracta de la fosa per inversió de components robustos.
- Alumini: L'alumini es pot utilitzar per a dissenys complexos, cosa que el fa lleuger però prou resistent per a diferents indústries.
- Bronze: Aquest metall ofereix una alta resistència a la corrosió i un atractiu estètic, per la qual cosa s'ha escollit tant per a peces decoratives com funcionals.
- Superaliatges: Els aliatges superiors com l'Inconel són inusualment forts i resistents a la calor, per la qual cosa s'apliquen habitualment en l'aeroespacial i altres aplicacions d'alt rendiment.
Criteris per a la selecció de materials
En la fosa per inversió, la decisió sobre quin material utilitzar depèn de diversos factors:
- Requisits de la sol·licitud: A l'hora de seleccionar els materials, cal tenir en compte l'aplicació prevista del producte acabat. Els diferents sectors poden necessitar certes propietats del material específiques per a ells.
- Consideracions de costos: Trobar un equilibri entre el rendiment i la relació cost-eficàcia és crucial. Alguns projectes poden emfatitzar les característiques dels materials en lloc de les restriccions pressupostàries.
- Complexitat del disseny/ Certs materials es poden prestar millor a dissenys complexos que garanteixen una reproducció precisa dels detalls fins durant la fosa.
Quins efectes té la selecció de materials en les propietats finals d'un producte?
L'elecció dels materials en la fosa de cera percolada té molt a veure amb la naturalesa del producte final. Cada tipus de metall ofereix les seves pròpies característiques que ajuden a millorar la utilitat i la resistència generals.
Força i durabilitat: Materials com l'acer i els superaliatges són molt resistents, cosa que garanteix una llarga vida útil i fiabilitat en aplicacions pesades.
Consideracions sobre el pes: En algunes indústries on la resistència importa però s'ha de minimitzar el pes, l'alumini és un material ideal per la seva lleugeresa.
Resistencia a la corrosió: El bronze, per exemple, s'utilitza per la seva capacitat de resistir l'òxid, cosa que el fa apropiat per a components exposats als elements ambientals.
Beneficis de la fosa d'inversió
Hi ha diversos avantatges que fan de la fosa d'inversió un procés de fabricació superior, augmentant així la seva importància en diverses indústries.
Dissenys Intricats i Geometria Complexa
La fosa d'inversió té la capacitat de reproduir fidelment dissenys intricats i geometries complexes amb una precisió excel·lent. Permet peces amb toleràncies mínimes que poden satisfer els requisits específics que necessiten les indústries basades en la precisió altament exigents. La potencialitat de capturar detalls minúsculs distingeix la fosa d'inversió d'altres mètodes utilitzats per a la precisió dimensional.
Alta precisió dimensional
La fosa d'inversió produeix peces amb una alta precisió dimensional i toleràncies ajustades. Les foses d'inversió tenen dimensions que es troben dins de 0.003 polzades, mentre que això no s'aconsegueix amb altres foses com les foses a pressió. El procés comença fent un patró de cera que és una rèplica exacta de la peça acabada. Aquest nivell de precisió es manté durant la resta del procés de fosa, donant com a resultat productes acabats que s'ajusten a especificacions ajustades.
Excel·lent acabat superficial
Les peces fabricades mitjançant fosa d'inversió solen tenir un acabat superficial fi que requereix operacions de mecanitzat o acabat mínimes o nul·les. Això ha demostrat ser avantatjós quan es requereixen superfícies d'alta qualitat, com ara en productes aeroespacials o mèdics.
Gamma de materials
En la fosa de cera per inversió s'ha utilitzat una varietat de tipus diferents, des d'acers al carboni, acers de baix aliatge, acers inoxidables, superaliatges i aliatges no ferrosos, com ara llautó i bronze. En les indústries de l'automoció i l'aeroespacial, el procés es pot aplicar per la seva capacitat de produir peces amb les propietats materials requerides.
Major eficiència de producció
La fosa d'inversió triga menys temps a produir peces que els mètodes de fabricació tradicionals. Un cop fet l'utillatge inicial, el procediment de fosa permet produir múltiples components detallats simultàniament en un sol cicle. Això comporta temps de vida curts, terminis de lliurament i costos més ràpids, així com un estalvi general de recursos tant de temps com de diners. És vital, sobretot quan hi ha elements crítics pel que fa al lliurament puntual de components durant la producció.
Reducció de residus materials
La quantitat de residus produïts pel procés d'inversió és relativament petita en comparació amb els motlles de mecanitzat convencionals. El canal, els canals i les comportes que formen part del sistema de motlles sovint es poden reciclar, cosa que redueix el cost total dels materials utilitzats, així com l'efecte ambiental.
Conclusió
Dir que la fosa d'inversió s'ha convertit en una part indispensable de la fabricació moderna no seria una exageració. Quan es consideren tots aquests factors conjuntament (precisió, adaptabilitat a diversos materials i flexibilitat), la fosa d'inversió ofereix una millor opció per a la fabricació de peces complicades en moltes indústries.
