Aspiradora fundición de inversión Es un proceso de fundición de metales que se realiza en una cámara de vacío, en lugar de en condiciones atmosféricas normales. Esta técnica especializada combina los métodos tradicionales de fundición a la cera perdida con la tecnología de vacío para crear piezas metálicas de calidad superior y con menos defectos. El proceso elimina el aire y los gases del entorno de fundición, lo que resulta en componentes metálicos más limpios y resistentes.
Al eliminar el oxígeno de la cámara de fundición, el entorno de vacío impide la reacción química entre el metal caliente y el oxígeno atmosférico. Cuando los metales se calientan hasta su punto de fusión en aire normal, se combinan fácilmente con el oxígeno para formar óxidos. Estas partículas de óxido debilitan el producto final y crean defectos superficiales.
En la fundición al vacío, el nivel de oxígeno desciende a menos del 0.001 % de la concentración atmosférica normal. Esta ausencia casi total de oxígeno significa que el metal fundido se mantiene puro durante todo el proceso de fundición. El resultado es una pieza terminada con una superficie limpia y propiedades del material consistentes desde la superficie hasta el núcleo.
Los metales fundidos pueden disolver cantidades significativas de gases, en particular hidrógeno y nitrógeno, presentes en la atmósfera. El entorno de vacío facilita la eliminación de estos gases disueltos de la masa fundida antes y durante el vertido. Cuando el metal se solidifica a presión normal, estos gases disueltos forman burbujas que crean pequeños orificios llamados porosidad.
La fundición al vacío reduce la presión a aproximadamente entre 0.1 y 10 milibares, en comparación con la presión atmosférica normal de 1013 milibares. A esta baja presión, los gases disueltos escapan del metal fundido antes de que se solidifique. Las piezas producidas mediante fundición al vacío presentan entre un 80 % y un 90 % menos de porosidad que las fabricadas mediante métodos de fundición convencionales.
El vacío puede desempeñar un papel activo en la mejora del flujo del metal fundido hacia la cavidad del molde. Al evacuar el aire del molde, se elimina la contrapresión que podría obstaculizar el flujo del metal.
En un entorno de vacío, el metal fundido fluye entre un 30 % y un 40 % más fácilmente en espacios reducidos y canales estrechos. La diferencia de presión entre la cámara de vacío y el metal fundido empuja el metal hacia cada rincón del molde. Esta acción de tracción garantiza el llenado completo incluso de las geometrías más complejas, reduciendo el riesgo de piezas fundidas incompletas.
El efecto general del entorno de vacío es la producción de un metal más limpio, con un contenido significativamente menor de inclusiones no metálicas y gases disueltos. Sin exposición a contaminantes atmosféricos, el metal conserva su composición química durante todo el proceso de fundición.
Esta mayor pureza se traduce directamente en mejores propiedades mecánicas. Las piezas fundidas al vacío presentan entre un 15 % y un 20 % más de resistencia a la tracción y un 25 % más de resistencia a la fatiga en comparación con las piezas fundidas estándar. La ausencia de inclusiones también crea una microestructura más uniforme, lo que mejora la respuesta de la pieza al tratamiento térmico y... acabado de superficies operaciones.
Se crea un patrón preciso de cera o plástico que representa la forma exacta de la pieza metálica final deseada. Este patrón se suele crear inyectando cera en un molde o matriz metálica. Para piezas complejas, se pueden ensamblar varios patrones de cera en un sistema central de bebederos o árbol de cera.
El patrón de cera El conjunto se sumerge repetidamente en una suspensión cerámica (generalmente de sílice, circón o alúmina) y luego se recubre con arena refractaria o estuco. Este proceso se repite de 5 a 15 veces, dejando secar cada capa entre cada una, hasta que se forma una capa cerámica de espesor suficiente (normalmente de 6 a 10 mm) alrededor del patrón de cera.
La carcasa de cerámica con el patrón de cera en su interior se coloca en un autoclave o horno de cocción rápida a temperaturas de entre 90 y 175 °C (200 y 350 °F). El calor funde y elimina la cera, dejando un molde hueco de cerámica con la forma exacta de la pieza deseada. Cualquier residuo de cera restante se quema.
Se inspecciona la carcasa de cerámica vacía para detectar grietas o defectos, y luego se precalienta a temperaturas de entre 800 y 1100 °C (1470 y 2010 °F). Este precalentamiento sirve para curar aún más la cerámica, eliminar la humedad y minimizar el choque térmico al verter el metal fundido.
El molde cerámico precalentado se coloca dentro de una cámara de colada al vacío. La cámara se sella y se evacua el aire para crear un ambiente de vacío, alcanzando típicamente presiones de 10^-2 a 10^-4 torr. Este ambiente de vacío previene la oxidación y porosidad de gas en el casting final.
El metal de fundición (como titanio, aluminio, acero o superaleaciones) se funde en un crisol separado dentro de la cámara de vacío mediante calentamiento por inducción o fusión por haz de electrones. El metal se calienta a la temperatura de vertido adecuada, que varía según la aleación, pero suele estar entre 50 y 150 °C por encima del punto de fusión.
Manteniendo el vacío, el metal fundido se vierte en el molde cerámico. El vacío garantiza el llenado completo incluso de secciones delgadas y detalles intrincados, a la vez que evita la acumulación de aire y la oxidación. Algunos sistemas utilizan vacío adicional o diferencial de presión para facilitar el flujo del metal.
El molde lleno permanece en la cámara de vacío durante la solidificación inicial para garantizar sus propiedades metalúrgicas. Una vez solidificado, se libera el vacío y la pieza fundida se deja enfriar a temperatura de manipulación, ya sea en atmósfera controlada o al aire.
La capa cerámica se retira de la pieza fundida de metal solidificado mediante vibración mecánica, chorro de agua a alta presión o disolución química. En algunas aplicaciones, la capa puede retirarse mientras la pieza fundida aún está caliente para aprovechar la contracción térmica diferencial.
Las piezas fundidas individuales se cortan del sistema de bebederos mediante sierras, discos de corte o sopletes. Se retiran las compuertas y las mazarotas, y las superficies de la pieza fundida se limpian mediante esmerilado, arenado o tratamientos químicos. Las operaciones finales pueden incluir tratamiento térmico, mecanizado, tratamientos superficiales e inspección de calidad, incluyendo comprobaciones dimensionales y ensayos no destructivos.
