¿Qué es el moldeo en arena y yeso y cómo funciona?

Plaster moldeo en arena Es un proceso de fabricación en el que se vierte metal líquido en moldes desechables hechos con una mezcla de yeso y arena. El proceso funciona mejor con metales no ferrosos como el aluminio y las aleaciones de cobre, ya que los moldes de yeso no soportan las temperaturas extremas del hierro o el acero. Es como crear un molde detallado para una escultura de hielo: se crea un espacio negativo preciso en la mezcla de yeso, se vierte el metal fundido, se deja enfriar y luego se desmolda para revelar la pieza terminada.

La principal diferencia entre la fundición en arena con yeso y la fundición en arena convencional reside en el propio material del molde. Mientras que la fundición en arena tradicional utiliza granos de arena gruesos que dejan superficies rugosas, el yeso crea un molde casi cerámico con una reproducción microscópica de los detalles. Esto significa que se pueden fundir piezas con espesores de pared de hasta 0.025 pulgadas y lograr acabados superficiales tan lisos que a menudo requieren un mecanizado mínimo.

Materiales utilizados en la fundición de yeso en arena

El éxito del moldeado en arena de yeso depende enteramente del uso de la combinación correcta de materiales para crear moldes fuertes y detallados que puedan soportar el metal fundido sin agrietarse ni degradarse.

• Yeso – El agente aglutinante principal que mantiene todo unido y crea la superficie lisa del molde.
• Arena de sílice – Proporciona resistencia estructural y ayuda a controlar la permeabilidad del molde, permitiendo que los gases escapen durante la fundición.
• Talco Actúa como preventivo de grietas al reducir la tendencia del yeso a contraerse al secarse. También mejora la capacidad del molde para desprenderse del patrón.
• Refuerzo de fibra – Las fibras de vidrio o sintéticas mezcladas en todo el yeso aumentan la resistencia a la tracción y evitan que el molde se rompa durante la manipulación o el vertido.
• Silicato de sodio – Un endurecedor químico que acelera el tiempo de fraguado del yeso y aumenta su resistencia a altas temperaturas.
• Agua – Controla la consistencia de la mezcla y activa la reacción de endurecimiento químico del yeso.

Proceso de fundición en arena de yeso

Paso 1: crea el patrón

Empiece por crear u obtener un molde de la pieza deseada, generalmente de madera, plástico o metal. Este molde debe ser ligeramente más grande que la pieza final para compensar la contracción del metal durante el enfriamiento. El molde se recubre con un agente desmoldante para que no se adhiera al yeso.

Paso 2: Mezclar la lechada de yeso

Combine el yeso, la arena de sílice y los aditivos con agua en proporciones precisas para crear una mezcla cremosa. Tiene unos 15 minutos antes de que empiece a endurecer, así que trabaje con rapidez pero con cuidado para evitar burbujas de aire.

Paso 3: Vierta el yeso alrededor del patrón

Coloque el modelo en una caja de moldeo y vierta la mezcla de yeso a su alrededor. Vibre la caja suavemente para eliminar las burbujas de aire y asegurar que el yeso se integre en cada detalle del modelo.

Paso 4: Deje que el molde se asiente y se cure

Deja que el yeso se endurezca durante 20-30 minutos hasta que esté tibio y sólido. La reacción química genera calor, que puedes sentir a través del frasco; así sabrás que está funcionando.

Paso 5: Quitar el patrón

Extraiga con cuidado el patrón del yeso endurecido, dejando una impresión en negativo perfecta. Para formas complejas, podría necesitar hacer el molde en dos mitades que encajen.

Paso 6: Secar el molde

Coloque el molde en un horno a 350-450 °C durante varias horas para eliminar toda la humedad. El agua restante se convertirá en vapor al contacto con el metal caliente, lo que provocará defectos o salpicaduras peligrosas.

Paso 7: Verter el metal fundido

Calienta el metal elegido hasta que esté completamente líquido y luego viértelo con cuidado en la cavidad del molde. El metal se integra en cada detalle capturado por el yeso, creando una réplica exacta de tu diseño.

Paso 8: Enfriar y desmoldar

Deje que el metal se solidifique y se enfríe a temperatura de manipulación, lo que puede tardar entre 15 minutos y varias horas, según el tamaño. Rompa el molde de yeso con martillos o chorros de agua para revelar la pieza terminada.

¿Cuáles son los metales utilizados para la fundición de yeso en arena?

La fundición en arena de yeso funciona exclusivamente con metales no ferrosos que se funden por debajo de 2,000 °F, ya que temperaturas más altas destruirían el molde de yeso. Estos metales se deslizan bien en los detalles finos y no reaccionan químicamente con el yeso.

• Aluminio La opción más común porque se funde a tan solo 1,220 °F y fluye como el agua en secciones delgadas. Es ligero, resistente a la corrosión y perfecto para piezas aeroespaciales y automotrices.
• Aleaciones a base de cobre Las fundiciones de bronce y latón ofrecen hermosos acabados superficiales y un excelente nivel de detalle. Estas aleaciones son ideales para artículos decorativos, accesorios de plomería y componentes eléctricos.
• Zinc Con su bajo punto de fusión de 787 °F, el zinc es el metal más fácil de fundir en moldes de yeso. Se utiliza a menudo para piezas pequeñas y detalladas, como componentes de maquetas de trenes y accesorios de joyería.
• Magnesio El magnesio, el metal estructural más liviano disponible, requiere un manejo especial debido al riesgo de incendio, pero produce piezas increíblemente livianas para aplicaciones de carreras y aeroespaciales.

Ventajas del moldeo en arena de yeso

• Superior Acabado de la superficie – Las piezas quedan tan lisas que parecen casi pulidas, lo que a menudo elimina la necesidad de costosas operaciones de mecanizado secundario.
• Precisión dimensional excepcional – Se pueden alcanzar tolerancias de hasta ±0.003 pulgadas, lo que hace que este proceso sea ideal para componentes de precisión.
• Capacidad de pared delgada – Se pueden moldear paredes tan delgadas como una tarjeta de crédito, algo imposible con los métodos tradicionales de moldeo en arena.
• Reproducción de finos detalles – Captura texturas, letras y patrones intrincados que se perderían en materiales de moldeo más gruesos.
• Menor porosidad – La superficie lisa del molde reduce la turbulencia durante el vertido, lo que da como resultado piezas fundidas más densas y resistentes con menos huecos internos.
• Rentable para lotes pequeños – Perfecto para prototipos y piezas personalizadas donde no se justifica fabricar moldes de metal costosos.

Desventajas del moldeo en arena con yeso

• Limitado a metales no ferrosos – No se puede fundir hierro ni acero porque sus temperaturas de fusión destruirían el molde de yeso instantáneamente.
• Tasa de producción más lenta – Cada molde tarda horas en secarse adecuadamente, lo que hace que este proceso sea mucho más lento que la fundición a presión o la fundición en molde permanente.
• Problemas de almacenamiento de moho – Los moldes de yeso absorben la humedad del aire y deben utilizarse rápidamente o almacenarse en condiciones climáticas controladas.
• No reutilizable – Cada pieza fundida requiere un molde nuevo, lo que genera importantes residuos y aumenta los costes por pieza en grandes tiradas de producción.
• Limitaciones de tamaño – Los moldes de yeso de gran tamaño se vuelven poco prácticos porque se vuelven frágiles y difíciles de manipular a medida que crecen.
• Problemas de permeabilidad – A diferencia de los moldes de arena que respiran naturalmente, los moldes de yeso necesitan un diseño de ventilación cuidadoso para permitir que los gases escapen durante el vaciado.

FAQs

¿Se puede reutilizar el yeso de moldes rotos?

No, una vez mezclado el yeso con agua y fraguado, no se puede reciclar en nuevos moldes. La reacción química que lo endurece es irreversible, por lo que los moldes rotos se convierten en material de desecho.

¿Cuál es la diferencia de costo típica entre el yeso y el moldeado en arena normal?

La fundición en arena de yeso suele costar entre un 20 % y un 40 % más por pieza que la fundición en arena convencional debido a los mayores tiempos de procesamiento y al mayor coste del material. Sin embargo, se ahorra dinero en operaciones de acabado, ya que las piezas requieren menos mecanizado.

¿Por qué no se puede fundir hierro en moldes de yeso?

El hierro se funde a unos 2,800 °C, lo que descompondría instantáneamente el yeso, liberando dióxido de azufre y destruyendo el molde. El yeso literalmente se quema y se desmorona a estas temperaturas.

¿Qué acabado superficial se puede esperar del moldeado en arena de yeso?

El moldeo en arena de yeso suele lograr acabados superficiales de entre 90 y 125 RMS (raíz cuadrada media), en comparación con los 250-500 RMS del moldeo en arena convencional. Este acabado liso suele eliminar las operaciones secundarias.