Durante la producción en fundición, la calidad superficial de las caras de trabajo de los moldes y machos de arena que entran en contacto directo con el metal fundido influye decisivamente en la calidad de la pieza fundida. El recubrimiento de las superficies de los moldes o machos con recubrimientos refractarios es un método rentable y altamente eficiente para mejorar el acabado superficial de la pieza fundida. Durante el vertido, la capa de recubrimiento forma una barrera entre el metal fundido y el molde, lo que regula y optimiza las condiciones de contacto, así como las reacciones interfaciales a alta temperatura entre el metal fundido y el molde/macho de arena, previniendo así una amplia gama de defectos de fundición. En los últimos años, ante las exigencias cada vez más estrictas en cuanto a la calidad de la pieza fundida, los fabricantes, tanto nacionales como internacionales, han otorgado gran importancia a la producción y aplicación de recubrimientos de fundición de alto rendimiento.

I. Funciones principales de los recubrimientos para moldes

Los recubrimientos se aplican a las superficies de trabajo de los moldes y machos de arena que entran en contacto con el metal fundido. Aislan el metal fundido del sustrato de arena, mejorando de forma integral la calidad de la fundición y reduciendo los costes de producción mediante seis funciones principales:

1. Mejorar el acabado superficial de la fundición y eliminar las quemaduras mecánicas.

Las piezas fundidas sin recubrimiento presentan una rugosidad superficial de Ra 25~50 μm, mientras que un recubrimiento adecuado puede reducirla a Ra 3,2~6,3 μm y, al mismo tiempo, mejorar la precisión dimensional de la fundición.

2. Resistir reacciones químicas a altas temperaturas para evitar quemaduras químicas.

En el caso de piezas fundidas de gran tamaño y vertidas a altas temperaturas, la excelente estabilidad química a altas temperaturas del recubrimiento bloquea las reacciones químicas entre el metal fundido y la arena de moldeo, evitando así la formación de capas adheridas difíciles de limpiar.

3. Mejorar la resistencia de la superficie del molde para reducir la inclusión de arena, el lavado de metal y los defectos de porosidad.

Para moldes con baja resistencia superficial, como los de arena de arcilla verde, arena de silicato de sodio colapsable y arena de resina orgánica, la capa de recubrimiento refractaria de alta resistencia resiste la erosión del metal fundido y amplía el rango de temperatura aplicable de los aglutinantes orgánicos.

4. Regular la velocidad de enfriamiento para evitar cavidades de contracción, porosidad por contracción y grietas.

Al sustituir polvos refractarios con diferentes conductividades térmicas y ajustar el espesor del recubrimiento, se modifica la tasa de transferencia de calor del molde para equilibrar la solidificación de la fundición y eliminar los defectos de contracción y agrietamiento en caliente.

5. Bloquear los elementos dañinos para prevenir poros, carburación, absorción de azufre y mala nodularidad.

Las piezas de acero fundido producidas con arena de resina de furano tienden a desarrollar microporos subcutáneos; el acero inoxidable con bajo contenido de carbono sufre carburación y absorción de azufre; el hierro dúctil puede presentar una nodularidad de grafito deficiente localizada. Los recubrimientos sinterizados densos impiden que los elementos N, S y C migren del molde de arena al metal fundido.

6. Personalizar la microestructura y el rendimiento de las superficies de fundición.

• Recubrimientos especiales aislantes/refrigerantes: Ajuste las velocidades de enfriamiento y cristalización para formar capas superficiales enfriadas o enfriadas inversamente, logrando así la dureza superficial deseada.

• Aditivos de polvo metálico homólogo: Actúan como núcleos de cristalización para refinar los granos de fundición.

• Aditivos en polvo de aleación de bajo punto de fusión: Permiten la aleación superficial mediante difusión líquida a alta temperatura.

• Aditivos en polvo de alto punto de fusión y resistentes al desgaste: Incorporados en las superficies de fundición para proporcionar propiedades especializadas, como una mayor resistencia al desgaste.

El desbarbado representa aproximadamente el 30 % de los costos totales de producción de las piezas fundidas. Los recubrimientos reducen los gastos de desbarbado en más del 10 %, mientras que los costos de recubrimiento y aplicación solo representan el 5 % de los costos totales de producción. El ahorro total en los costos de producción supera el 5 %. Otros beneficios incluyen una drástica reducción de los desechos y mejores propiedades mecánicas de las piezas fundidas.

II. Indicadores clave de rendimiento de los recubrimientos

1. Propiedades físicas y químicas (características básicas intrínsecas)

• Densidad:Masa por unidad de volumen. La densidad se utiliza en las líneas de producción para evaluar rápidamente la consistencia del recubrimiento, que varía con la adición de disolvente.

• Estabilidad de la suspensión:Resistencia a la sedimentación del polvo y a la separación de capas. Norma de ensayo: No se observa sedimentación severa tras 24 horas de reposo para recubrimientos a base de agua y tras 8 horas para recubrimientos a base de alcohol. Una baja estabilidad de la suspensión provoca un espesor de recubrimiento irregular y dificulta su aplicación.

• Viscosidad:Resistencia interna al flujo del recubrimiento. Una viscosidad excesivamente alta provoca una mala fluidez, una aplicación laboriosa con brocha, acumulación de recubrimiento y una penetración insuficiente en el molde de arena. Una viscosidad demasiado baja da lugar a una fácil sedimentación del polvo y a recubrimientos protectores demasiado delgados.

2. Propiedades de procesamiento y aplicación

• Humectación y penetración:El recubrimiento debe humedecer la superficie del molde de arena para penetrar en el sustrato y lograr una fuerte adhesión. Una humectación deficiente provoca una cobertura deficiente y el desprendimiento del recubrimiento; se pueden añadir tensioactivos para optimizar la humectación y la penetración.

• Capacidad de cepillado y nivelación:La facilidad de aplicación con brocha significa que el recubrimiento se desliza suavemente sin atascarse durante el cepillado. El recubrimiento húmedo resiste el agrietamiento y la división, y se nivela naturalmente para formar una superficie lisa y uniforme.

3. Rendimiento del servicio durante el vertido

• Resistencia y adherencia del recubrimiento:El recubrimiento no deberá desprender polvo, pelarse ni descascarillarse durante la manipulación del molde, el cierre del molde ni la erosión causada por el metal fundido a alta temperatura.

• Resistencia al agrietamiento por choque térmico:Para evitar defectos como la formación de grietas por contracción durante el secado al aire o en horno, no se producen grietas por choque térmico instantáneo debido al metal fundido.

• Rendimiento anti-quemado:El indicador clave de los recubrimientos. Los recubrimientos deben coincidir con el material de fundición, el espesor de la sección y la temperatura de vertido para eliminar por completo todo tipo de defectos de quemadura.

III. Selección del recubrimiento según el tipo de molde

IV. Especificaciones operativas estándar in situ para la aplicación de recubrimientos

1. Agitación, dilución y ajuste de la viscosidad

Agitar bien todo el contenido del cubo de recubrimiento antes de usarlo. Diluir con disolvente (agua/alcohol) hasta alcanzar la viscosidad deseada según el método de aplicación y la resistencia del molde.

• Baja viscosidad (dilución más fluida):Para pulverización, inmersión y recubrimiento por flujo; moldes con baja permeabilidad y escasa resistencia superficial.

• Alta viscosidad (mínima dilución, consistencia más espesa):Para cepillado manual; moldes densos con alta resistencia superficial.

2. Control del espesor del recubrimiento

• Fundiciones estándar:Espesor del recubrimiento: 0,15~1 mm; piezas fundidas grandes y pesadas: 1~2 mm. Utilice el límite inferior para piezas fundidas de hierro y el límite superior para piezas fundidas de acero y cobre.

• Espesor máximo de una sola capa:≤0,3 mm. Se requieren varias capas para capas gruesas:

  Recubrimientos a base de agua: Aplique la siguiente capa solo después de que la primera se haya secado ligeramente al aire.

  Recubrimientos a base de alcohol: Vuelva a aplicar solo después de que la primera capa se haya secado completamente a la llama y se haya enfriado a temperatura ambiente.

• Principio:Minimizar el espesor del recubrimiento cumpliendo al mismo tiempo los requisitos anti-quemado para ahorrar materias primas y mejorar la resistencia al agrietamiento por choque térmico.

3. Proceso de secado y curado del recubrimiento

• Recubrimientos a base de agua:

Momento de aplicación: Recubrir la arena de vidrio soluble antes del secado en horno o secado superficial. Recubrir la arena de resina termoendurecible y la arena de aceite después del secado, utilizando el calor residual para el secado o un secado secundario en horno. El recubrimiento se puede aplicar antes o después del secado para moldes y núcleos de arcilla secados en horno o secados superficialmente.

Rango de temperatura de secado: 100~450 ℃. Evite el calentamiento prolongado y localizado con llama para prevenir la sobrecalentamiento y el deterioro de los aglutinantes de arena.

• Recubrimientos a base de alcohol:

Encienda y seque el recubrimiento inmediatamente después de su aplicación para evitar una penetración excesiva de disolventes y la pérdida de compuestos volátiles.

Si la aplicación tardía provoca una combustión incompleta, rocíe una pequeña cantidad de alcohol sobre el recubrimiento para favorecer una combustión completa. Para moldes grandes, realice un secado por secciones con llama localizada.

4. Requisitos de almacenamiento del recubrimiento

• Recubrimientos a base de agua:Almacenar lejos de la luz solar directa y proteger de las heladas en invierno para evitar la sedimentación y el deterioro del polvo.

• Recubrimientos a base de alcohol:Mantener completamente sellado durante el almacenamiento; implementar estrictas medidas de prevención de incendios e impermeabilización para eliminar riesgos de seguridad.

5. Requisitos previos (Requisito para un rendimiento óptimo del recubrimiento)

El sustrato del molde/núcleo de arena debe tener una superficie lisa, una compactación uniforme y una resistencia general suficiente. La arena suelta o las superficies muy irregulares pueden provocar fácilmente que el recubrimiento se agriete, se desprenda y se desprenda, incluso con recubrimientos de alto rendimiento.

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