Los defectos de inclusión de escoria y arena han sido durante mucho tiempo un reto importante en la producción de fundición con espuma perdida. Actualmente, la fundición con espuma perdida ha alcanzado un gran éxito en tres tipos principales de productos: piezas resistentes al desgaste, accesorios para tuberías y piezas fundidas tipo caja, todos los cuales requieren poco o ningún posprocesamiento. Sin embargo, para piezas fundidas con múltiples superficies mecanizadas de alta precisión, abordar los defectos de inclusión de escoria es crucial. Según la experiencia práctica, las siguientes medidas pueden reducir o eliminar eficazmente estos defectos:
El papel de los recubrimientos de espuma perdida es multifacético:
Mejora el acabado de la superficie de fundición reduciendo la rugosidad en 2-3 grados, mejorando así la calidad de la superficie y la facilidad de uso.
Minimizar la adherencia de arena y los defectos de los agujeros de arena.
Facilitando la remoción y limpieza de arena.
Permitir que los líquidos y gases fundidos del patrón de espuma escapen a través del revestimiento hacia la arena del molde durante el vertido, al mismo tiempo que se evita la penetración de metal en el molde de arena y se evitan los agujeros de gas, la infiltración de metal y los defectos de carbono.
Mejora la resistencia y rigidez del patrón para evitar deformaciones o daños durante el transporte, el llenado con arena y el moldeo por vibración, mejorando así la precisión dimensional y el rendimiento de la fundición.
Para evitar la inclusión de escoria, los recubrimientos deben presentar alta resistencia y refractariedad. La capa de recubrimiento aplicada al modelo de espuma debe resistir el agrietamiento y el desprendimiento durante el secado y el transporte (lo que requiere suficiente resistencia a temperatura ambiente) y resistir el desgaste prolongado por metal a alta temperatura sin fallar (lo que requiere resistencia a alta temperatura). Una colada herméticamente sellada y un recubrimiento intacto en el sistema de colada y vertido son medidas de seguridad fundamentales; cualquier holgura, grieta o desprendimiento puede permitir la entrada de arena, residuos de recubrimiento o impurezas en el metal fundido, causando inclusiones de escoria.
La resistencia y la permeabilidad son propiedades clave del recubrimiento; los recubrimientos de sistemas de inyección suelen requerir mayor refractariedad que los de las piezas fundidas para resistir la abrasión prolongada del metal a altas temperaturas. Los operadores deben garantizar una aplicación uniforme del recubrimiento.
Durante el ensamblaje del molde, el recubrimiento del conjunto de patrones (patrón + sistema de inyección) debe estar libre de desprendimientos, grietas o fisuras, especialmente en las uniones entre la mazarota y el canal, el canal y la compuerta de entrada, y la compuerta de entrada y la pieza fundida. Las uniones débiles o con un recubrimiento deficiente presentan riesgo de infiltración de arena, por lo que estas áreas requieren mayor resistencia, recubrimientos más gruesos y sistemas de inyección suficientemente rígidos (con nervaduras o manguitos de refuerzo si es necesario).
El conjunto de patrones debe reposar de forma estable sobre la arena del fondo de la caja de arena; la colocación suspendida durante el llenado de arena y la vibración puede agrietar el revestimiento. Inicialmente, la arena debe agregarse con cuidado mediante mangueras, utilizando el lijado tipo "雨淋" solo durante la compactación por vibración. La vibración debe comenzar con una amplitud baja hasta que el patrón esté completamente cubierto, y luego aumentar gradualmente. El sistema de compuertas, en particular la mazarota, no debe doblarse ni torcerse durante la vibración para evitar dañar el revestimiento, y la mazarota debe estar herméticamente sellada para evitar la entrada de arena.
Durante el montaje, el llenado con arena y la vibración, se requiere un cuidado riguroso para garantizar la integridad del recubrimiento. Justo antes del vertido, se debe limpiar la copa de vertido de arena, polvo y residuos flotantes.
Las cabezas de vertido más altas incrementan la erosión del sistema de colada y del molde, lo que aumenta el riesgo de daños en el recubrimiento e inclusiones de arena. La altura de la cabeza de vertido debe ajustarse al tamaño de la pieza fundida, utilizando cucharas del tamaño adecuado para minimizar la altura de vertido y mantener la boquilla de la cuchara cerca de la copa de vertido. Evite usar cucharas grandes para piezas fundidas pequeñas.
Las temperaturas de vertido elevadas aumentan las exigencias del rendimiento del recubrimiento y el riesgo de adherencia de arena e inclusiones de escoria. Las temperaturas óptimas varían según el material:
Hierro gris: 1380–1420 °C (con temperatura de colada ~1480 °C).
Hierro dúctil: 1420–1450°C (temperatura de colada ≥1500°C).
Fundiciones de acero: 1480–1560°C.
Para piezas de fundición de hierro que requieren entre 300 y 500 kg de metal fundido por molde, la duración del vertido debe controlarse entre 10 y 20 segundos.
La fundición a espuma perdida suele utilizar condiciones de vacío durante el vertido para compactar la arena seca, acelerar la evacuación de gases, mejorar la capacidad de llenado y aumentar la seguridad en el lugar de trabajo. Sin embargo, una presión negativa excesiva aumenta el riesgo de que la arena seca y las impurezas entren en el metal fundido a través de las grietas del revestimiento, a la vez que favorece la adhesión de la arena. Un llenado rápido agrava el desgaste y el desprendimiento del revestimiento. Para las piezas de fundición de hierro, la presión negativa óptima suele estar entre 0,025 y 0,04 MPa.
La inclusión de deflectores de escoria, separadores en el sistema de compuertas y elevadores de recolección de escoria en las piezas fundidas ayuda a atrapar y eliminar la escoria, mitigando los defectos de inclusión de arena y escoria.
El tamaño del grano de la arena afecta la adherencia de la escoria y la arena; los granos excesivamente gruesos aumentan los defectos. Para piezas fundidas de hierro, suele ser adecuada la arena de cuarzo seca (arena lavada) con un tamaño de grano de 30/50.
La purificación del metal fundido durante todo el proceso de fundición, desde la fusión y el sobrecalentamiento hasta el vertido, es fundamental en la fundición por espuma perdida. La tecnología de filtración es un método eficaz para lograrlo.
Al implementar sistemáticamente estas medidas, se pueden reducir significativamente los defectos de inclusión de escoria en la fundición con espuma perdida, mejorando así la calidad y el rendimiento general de la fundición.
