Fundición de precisión con moldes de inversión

La fundición a la cera perdida, conocida actualmente como fundición de precisión a la cera perdida, es un proceso de fundición con menos corte o sin corte, es una excelente tecnología de proceso en la industria de la fundición, su aplicación es muy amplia. No solo es adecuada para la fundición de varios tipos y varias aleaciones, sino que también la precisión dimensional y la calidad de la superficie de las piezas fundidas producidas son superiores a las de otros métodos de fundición, e incluso las piezas fundidas complejas, resistentes a altas temperaturas y no fáciles de procesar que son difíciles de fundir mediante otros métodos de fundición se pueden fundir mediante fundición de precisión a la cera perdida.

La fundición de precisión con molde de inversión se desarrolló sobre la base de la fundición con molde de cera antigua. Como civilización antigua, China es uno de los primeros países en utilizar esta tecnología, ya que hace cientos de años a. C., los antiguos trabajadores de China crearon esta tecnología de fundición a la cera perdida, que se utilizó para fundir con una variedad de patrones y caracteres finos de la campana triding y vasijas y otros productos, como el período de primavera y otoño de la tumba de Zeng Hou Yi. La base de la tumba de Zeng Hou Yi es una serie de dragones entrelazados, que están conectados de extremo a extremo e intercalados de arriba a abajo, formando un patrón de muaré de múltiples capas hueco en el medio. Estos patrones son difíciles de producir con el proceso de fundición ordinario, pero el proceso de fundición a la cera perdida puede aprovechar las características de la cera de parafina, que no tiene resistencia y es fácil de tallar. Puede utilizar herramientas comunes para tallar el mismo material de parafina que la placa de la tumba de Zeng Hou Yi, y luego colocar el sistema de vertido, recubrimiento, desparafinado, vertido, puede obtener la exquisita placa de la tumba de Zeng Hou Yi.

El método moderno de fundición a la cera perdida se aplicó realmente en la producción industrial en la década de 1940. En ese momento, el desarrollo de los motores a reacción de la aviación requería la fabricación de piezas de aleación resistentes al calor con formas complejas, dimensiones precisas y superficies lisas, como palas, impulsores y boquillas. Debido a que el material de aleación resistente al calor es difícil de procesar mecánicamente, la forma de la pieza es compleja, por lo que no se puede o es difícil utilizar otros métodos para fabricar, por lo tanto, la necesidad de encontrar un nuevo proceso de moldeo de precisión, por lo que aprender de la antigua fundición a la cera perdida, a través de la mejora de los materiales y procesos, el método moderno de fundición a la cera perdida en el proceso antiguo sobre la base de un desarrollo importante. Por lo tanto, el desarrollo de la industria de la aviación ha promovido la aplicación de la fundición a la cera perdida, y la mejora y el perfeccionamiento continuos de la fundición a la cera perdida también han creado condiciones favorables para que la industria de la aviación mejore aún más su desempeño.

China comenzó a aplicar la fundición de inversión a la producción industrial en las décadas de 1950 y 1960. Posteriormente, este avanzado proceso de fundición se ha desarrollado enormemente y se ha utilizado ampliamente en la aviación, los automóviles, las máquinas herramienta, los barcos, los motores de combustión interna, las turbinas de gas, los instrumentos de telecomunicaciones, las armas, los equipos y herramientas médicos y otras industrias manufactureras, pero también se utiliza en la fabricación de artes y artesanías.

El llamado proceso de fundición de inversión consiste simplemente en utilizar materiales fusibles (como cera o plástico) para hacer un modelo fusible (denominado molde o modelo de inversión), recubierto con varias capas de pintura refractaria especial, después de secar y endurecer para formar una carcasa completa, y luego usar vapor o agua caliente para fundir el modelo de la carcasa, y luego la carcasa se coloca en una caja de arena, llena de arena seca a su alrededor. Finalmente, el molde se coloca en el horno de cocción a través de un tostado a alta temperatura (como el uso de carcasa de alta resistencia, puede no necesitar dar forma y el molde después de la liberación de la carcasa se tuesta directamente), el molde o la carcasa después del tostado, en el que se vierte el metal fundido para obtener la fundición.

La precisión dimensional de las piezas fundidas a la cera perdida es relativamente alta, generalmente hasta CT4 ~ 6 (la fundición en arena es CT10 ~ 13, la fundición a presión es CT5 ~ 7). Por supuesto, debido al complejo proceso de fundición a la cera perdida, hay muchos factores que afectan la precisión dimensional de las piezas fundidas. Por ejemplo, la contracción del molde, la deformación del molde de inversión, el cambio lineal de la carcasa en el proceso de calentamiento y enfriamiento, la tasa de contracción de la aleación y la deformación de la pieza fundida durante el proceso de solidificación, etc., por lo que la precisión dimensional de la fundición a la cera perdida ordinaria es mayor, pero su consistencia aún necesita ser mejorada (la consistencia dimensional de la fundición que utiliza materiales de cera de temperatura media y alta debe mejorarse mucho).

Al prensar el molde de inversión, se utiliza un acabado superficial alto de la cavidad, por lo que el acabado superficial del molde de inversión también es relativamente alto. Además, la carcasa está hecha de un aglutinante especial resistente a altas temperaturas y material refractario hecho de revestimiento refractario en el molde de inversión, y la superficie de la cavidad en contacto directo con el metal fundido tiene un acabado alto. Por lo tanto, el acabado superficial de las fundiciones de inversión es superior al de las fundiciones generales, generalmente hasta Ra.1.6~3.2μm.

La mayor ventaja de la fundición de inversión es que, debido a la alta precisión dimensional y el acabado superficial de la fundición de inversión, se puede reducir el trabajo de mecanizado, solo se puede dejar una pequeña tolerancia de procesamiento en las piezas con mayores requisitos, e incluso algunas piezas fundidas solo dejan una tolerancia de rectificado y pulido, que se puede utilizar sin procesamiento mecánico. Se puede ver que el uso del método de fundición de inversión puede ahorrar en gran medida equipos de máquinas herramienta y horas de procesamiento, y ahorrar en gran medida materias primas metálicas.

Otra ventaja del método de fundición a la cera perdida es que permite fundir piezas complejas de diversas aleaciones, especialmente piezas de superaleación. Por ejemplo, la pala de un motor a reacción, su perfil aerodinámico y su cavidad de refrigeración difícilmente se pueden formar mediante procesamiento mecánico. La producción mediante el proceso de fundición a la cera perdida no solo permite lograr una producción en masa, garantizar la consistencia de las piezas fundidas, sino también evitar la concentración de tensiones de la pala residual después del mecanizado.