La mezcla de arena en moldeo en arena Consta de tres ingredientes principales: arena de sílice (85-95%), un aglutinante como arcilla o resina (4-10%) y agua u otros aditivos (1-5%). Esta combinación específica crea un material moldeable lo suficientemente resistente como para contener el metal fundido, pero que se desprende fácilmente una vez que este se enfría.
Imagínate que es como construir un castillo de arena en la playa. La arena seca no mantiene su forma, pero con la cantidad justa de agua puedes construir estructuras complejas. La fundición en arena funciona igual, solo que hay mucho más en juego: se vierte metal lo suficientemente caliente como para fundir el vidrio en el molde.
La arena de sílice constituye la mayor parte de cualquier mezcla para fundición, ya que puede soportar temperaturas superiores a 3,000 °C sin fundirse. Se necesita arena con granos redondeados de entre 40 y 220 mallas (aproximadamente la textura de la sal de mesa en polvo fino).
La arena debe estar limpia y libre de impurezas. Cualquier material orgánico o mineral con bajo punto de fusión causará defectos en la pieza final.
La arcilla bentonita es el aglutinante más común en fundición de arena verde (Llamada «verde» porque la mezcla contiene humedad, no por su color). Esta arcilla se hincha al mojarse, creando fuertes enlaces entre los granos de arena.
El contenido de arcilla suele oscilar entre el 7 % y el 12 % para piezas de fundición de hierro y entre el 4 % y el 8 % para metales más ligeros. Un exceso de arcilla hace que la mezcla sea pegajosa y difícil de trabajar, mientras que una cantidad insuficiente no mantendrá la forma del molde.
El agua activa el aglutinante de arcilla y le otorga moldeabilidad a la mezcla. El contenido de humedad suele estar entre el 2 y el 4 % en la mayoría de las aplicaciones.
Obtener el contenido de agua adecuado es crucial. Si está demasiado seco, el molde se desmorona al retirar el patrón. Si está demasiado húmedo, se forman burbujas de vapor cuando el metal caliente entra en contacto con el molde, lo que crea defectos en la superficie.
Puedes comprobar la humedad apretando un puñado de arena preparada. Debería mantenerse firme, pero romperse limpiamente al partirla por la mitad.
El polvo de carbón o carbón marino (2-5%) crea una atmósfera reductora que evita que el metal se oxide y mejora acabado de la superficieCuando el metal caliente toca el molde, el carbón crea una fina capa de gas que impide que el metal se pegue.
El polvo de madera (0.5-2 %) aumenta la colapsibilidad, lo que facilita la extracción del material fundido. Se quema durante el vertido, dejando pequeños huecos que permiten que la arena se deshaga.
La harina de maíz o la dextrina (0.25-1%) aumentan la resistencia de la mezcla cuando se necesitan impresiones más detalladas o secciones de molde más delgadas.
La arena verde sigue siendo la opción más popular por su economía y reutilización. Una receta típica incluye:
Esta mezcla funciona para aproximadamente el 90% de las fundiciones en arena a nivel mundial. Puede ajustarla ligeramente según el metal que esté vertiendo y la complejidad de la pieza.
Aglomerado con resina La arena utiliza aglutinantes químicos. En lugar de arcilla. Mezcle arena con un 1-3 % de resina fenólica o furánica, añada un catalizador y la mezcla se endurece a temperatura ambiente o con calor suave.
Esto crea moldes más resistentes y precisos, perfectos para bloques de motor de automóviles o componentes aeroespaciales. ¿La desventaja? Es más costoso y no se puede reutilizar la arena tan fácilmente.
La arena bituminosa utiliza aceite de linaza (2-4%) como aglutinante. Calentar la mezcla a 400 °C permite que el aceite se polimerice, creando una capa dura.
A las fundiciones pequeñas les gusta este método para los machos porque requiere un equipo mínimo. Simplemente se mezcla, se envasa en una caja de machos y se hornea.
