Fundición en arena y aleaciones de aluminio
Para hacer aleaciones de aluminio moldeadas en arenaEn los últimos años, otros metales se han mezclado con el aluminio para aprovechar sus propiedades únicas y, al mismo tiempo, hacerlo más útil en una gama más amplia de situaciones comerciales. Debido a la forma en que se fabrica, es mucho más fácil cambiar las propiedades del material para satisfacer requisitos de rendimiento específicos para usos que necesitan resistencia a factores medioambientales, peso y potencia al mismo tiempo. En situaciones en las que se necesitan estas tres características al mismo tiempo, pero en cantidades diferentes, esto resulta especialmente útil.
La fabricación de formas complicadas a partir de metal fundido y moldes de arena se conoce como moldeo en arena. Este método ofrece una gran libertad a la hora de fabricar piezas grandes y complicadas. Este es el comienzo de un análisis más detallado de las aleaciones de aluminio para fundición en arena, que se centrará en su importancia para las empresas modernas.
Composición de las aleaciones de aluminio moldeadas en arena
Muchas de las propiedades especiales del aluminio pueden aprovecharse en las aleaciones de aluminio para fundición en arena, que están diseñadas para sacar el máximo partido de estas propiedades y, al mismo tiempo, dar al aluminio más usos comerciales. Para ello, se añaden más metales a la mezcla para hacerla más resistente. Esos metales adicionales son excelentes para usos que necesitan un equilibrio de masa, longevidad y resistencia para satisfacer necesidades específicas de rendimiento.
Componentes esenciales
Debido a sus ventajosas propiedades, como su bajo peso, alta conductividad, resistencia a la corrosión y capacidad para adoptar formas complejas, el aluminio (Al) es la base de la aleación. Como resultado de sus propiedades inherentes, este material presenta una idoneidad excepcional para una amplia gama de aplicaciones de fundición.
Componentes de aleación constante
- Silicio (Si): Después del aluminio, el silicio suele ser el elemento de aleación más esencial. Generalmente, se incorpora en porcentajes que varían entre el 5 y el 12 por ciento. El silicio facilita la fundición de componentes intrincados y complejos al aumentar la permeabilidad de la aleación fundida, disminuir la contracción durante la solidificación y mejorar la resistencia a la corrosión.
- Magnesio (Mg): El contenido de magnesio (Mg) de la aleación de aluminio está optimizado para evitar un aumento significativo del peso y, al mismo tiempo, mejorar su resistencia y durabilidad. Además, aumenta la ductilidad de la aleación, una propiedad crítica para los componentes sometidos a deformación y a diversas formas de tensión.
- Cobre (Cu): El cobre se incorpora a las aleaciones de aluminio para aumentar su resistencia y durabilidad. Sin embargo, la inclusión de esta sustancia puede comprometer la resistencia de la aleación a la corrosión. En consecuencia, su aplicación se evalúa cuidadosamente a la luz de la función prevista del producto final.
- Zinc (Zn):El zinc (o zamak) es un elemento comúnmente añadido que mejora la ductilidad y la resistencia de la aleación. Además, mejora la resistencia de la aleación al desgaste, lo que la hace adecuada para aplicaciones rigurosas.
- Hierro (Fe): El hierro se integra con frecuencia en las fundiciones de aleación en cantidades minúsculas para reforzar la resistencia de la fundición al agrietamiento por calentamiento, un problema frecuente resultante de las tasas diferenciales de enfriamiento.
Factores que influyen en los elementos de aleación
La inclusión de estos elementos en el aluminio induce modificaciones en las propiedades físicas y mecánicas de la aleación, además de afectar a su idoneidad para aplicaciones finales y a sus características de fundición. Por poner un ejemplo, las aleaciones que contienen un mayor porcentaje de silicio son muy adecuadas para su aplicación en componentes de automoción, como carcasas de transmisión y bloques de motor. Esto se debe a su mayor capacidad para soportar el desgaste y para ser moldeadas.
aleaciones de aluminio moldeadas en arena
Propiedades de las aleaciones de aluminio moldeadas en arena
La fundición en arena es típica de los componentes metálicos, sobre todo de las aleaciones de aluminio. La relación peso/resistencia, la resistencia a la corrosión y la ligereza son características de las aleaciones de aluminio. Son útiles y flexibles en la fabricación de aviones, automóviles y materiales de construcción. Muchos productos utilizan aleaciones de aluminio moldeadas en arena; este artículo explica sus propiedades y las razones por las que los fabricantes las utilizan.
Es fundamental que aleaciones de aluminio moldeadas en arena ser robusto. La gran relación resistencia-peso de las aleaciones de aluminio les permite reforzar un objeto al tiempo que reducen su peso. Aunque esto afecta a muchas industrias, la reducción de peso mejora el rendimiento y el ahorro de combustible en los aviones. Las formas complejas y las paredes finas producidas por fundición en arena mejoran la relación resistencia-peso de los componentes de aluminio.
Las aleaciones de aluminio fundido en arena son fuertes y resistentes a la corrosión. El aluminio es resistente a la corrosión porque, cuando se expone al aire, forma una capa protectora de óxido. Esta capa impide la oxidación. Para mejorar la resistencia a la corrosión, esta capa de óxido puede recubrirse de polvo o anodizarse. Las aleaciones de aluminio moldeadas en arena funcionan bien en exteriores o junto al agua, donde la sal y la humedad pueden corroer el metal.
La excelente conductividad térmica es otra característica significativa de las aleaciones de aluminio moldeadas en arena. Un aluminio buen conductor térmico facilita la transferencia eficaz de calor en piezas como bloques de motor e intercambiadores de calor. Cuando el control del calor es esencial para el rendimiento y la vida útil de los componentes en aplicaciones industriales y de automoción, esta característica es especialmente crucial. La capacidad de crear formas complicadas con canales de refrigeración finamente detallados que permite la fundición en arena aumenta aún más la conductividad térmica de los componentes de aluminio.
Las aleaciones de aluminio fundido en arena también se trabajan fácilmente durante el proceso de fabricación gracias a su excelente mecanizabilidad y soldabilidad. Esto permite fabricar componentes complicados y precisos con tolerancias muy ajustadas. Los fabricantes que desean producir componentes de aluminio de alta calidad a gran escala suelen recurrir a la fundición en arena porque la técnica también permite construir componentes enormes a un coste razonable.
Ventajas y limitaciones de la fundición en arena de aleaciones de aluminio
Para la fabricación de componentes de aleaciones metálicas, la fundición en arena es un método que muchos sectores económicos consideran muy ventajoso. Sin embargo, hay que tener en cuenta sus limitaciones inherentes, al igual que cualquier otra forma de producir artículos. Para decidir sabiamente sobre sus aplicaciones y sacar el máximo partido de las aleaciones de aluminio fundidas en arena, los diseñadores y fabricantes deben conocer a fondo sus ventajas e inconvenientes.
La versatilidad de las aleaciones de aluminio que pueden fundirse con arena es una de sus características más beneficiosas. Dado que la fundición en arena puede manejar una amplia gama de tamaños y tipos de artículos, puede utilizarse para producir un pequeño número de componentes o un gran número de piezas. Además, con la fundición en arena se pueden producir formas complejas, algo que es difícil o tal vez imposible de hacer con las técnicas de fundición tradicionales.
La fundición en arena de aleaciones de aluminio tiene la ventaja de requerir poco desembolso económico. La fundición a presión y la fundición a la cera perdida son dos técnicas de fundición más caras que la fundición en arena, que es muy barata. En cuanto a la fundición en arena, dos materiales fáciles de encontrar y a un precio razonable son la arena y la arcilla. Por tanto, es una gran elección para los fabricantes que tienen que fabricar muchos componentes.
Otra técnica estupenda para conseguir una superficie muy limpia y medidas exactas es el moldeado en arena. Hacer cambios en los modelos de arena utilizados en la fundición es fácil y garantizará que tengan el tamaño y la forma correctos. Esto sugiere que el producto acabado tiene igualmente el tamaño y la forma correctos. El moldeo en arena permite crear piezas con superficies lisas y pocos pasos de acabado, lo que ahorra aún más tiempo y dinero durante el proceso de producción.
Aun así, los fabricantes deben ser conscientes de los límites que establece el método de fundición en arena para las aleaciones metálicas. La porosidad de los moldes fabricados por moldeo en arena es uno de sus problemas. Los moldes hechos de arena pueden atrapar gases y aire durante el proceso de fundición. Esto puede hacer que el producto acabado tenga agujeros. Esto podría cambiar las características mecánicas de la pieza fundida y, para mejorarla, podría ser necesario someterla a otros pasos como el tratamiento térmico o la impregnación.
Cuando las aleaciones metálicas se funden en arena, también existe la posibilidad de que el molde desaparezca. Los moldes hechos de arena pueden romperse con el tiempo debido a las altas temperaturas y las fuerzas empleadas en la fundición. Esto puede hacer que se fabriquen piezas que no funcionen bien. Los fabricantes deben comprobar y reparar los moldes de arena con regularidad para asegurarse de que la calidad de las piezas fundidas que fabrican sigue siendo la misma.
En resumen, la fundición en arena de aleaciones de aluminio tiene muchas ventajas, como una superficie lisa, medidas precisas, la posibilidad de modificarla fácilmente y un bajo coste. Pero los fabricantes tienen que hacer algo al respecto y saber que este método de fundición tiene algunos problemas, como la degradación del molde y la porosidad. Los fabricantes pueden elegir el mejor método de fundición para sus necesidades conociendo los pros y los contras de los metales de aluminio fundidos en arena.
Proceso de fabricación de la fundición en arena de aleaciones de aluminio
La fundición en arena es un método básico y muy utilizado en la industria de la fundición de metales, especialmente para la fundición de aleaciones de aluminio. Gracias a su sencillez y adaptabilidad, se ha convertido en el método preferido para fabricar piezas metálicas complejas y de gran tamaño. El proceso consta de muchos pasos cruciales, y cada uno de ellos es necesario para lograr el resultado final. Las personas que trabajan en el diseño, la fabricación o la aplicación de componentes metálicos de fundición deben conocer bien este procedimiento.
Diseño de moldes de arena
La fundición en arena comienza con el diseño de un patrón que represente la forma prevista de la pieza fundida. Es habitual construir este diseño con metal, plástico o madera. El patrón debe ser algo más grande para tener en cuenta la contracción del metal que se produce durante el proceso de enfriamiento. La precisión del patrón también es crucial porque afecta directamente a las dimensiones y la calidad de la superficie de la pieza de fundición acabada.
Fabricación de moldes de arena
Creación de un molde Una vez colocado el modelo en una caja de moldeo, a veces llamada cubeta, ésta se llena de arena combinada con un aglutinante que ayuda a la arena a mantener su forma. Se utilizan prensas mecánicas y herramientas manuales para compactar la arena alrededor del modelo. Una vez que la arena se endurece, se retira cuidadosamente el diseño, dejando un hueco que refleja con precisión la forma del dibujo.
Construcción de los fundamentos El método de fundición utiliza un núcleo para permitir la producción de características internas complejas o cavidades. Los machos se fabrican con arena y un aglutinante, se endurecen y se colocan en la cavidad del molde. Dado que los machos afectan significativamente a la forma interna de la pieza fundida, es esencial colocarlos con precisión.
Combinar vertido y fusión
Se utiliza un horno para fundir la aleación de aluminio, que se elige en función de las propiedades necesarias para el producto acabado, a temperaturas entre 660 y 750 grados Celsius, o 1220 y 1382 grados Fahrenheit. A continuación, la cavidad del molde y los núcleos se llenan de aluminio fundido vertiéndolo suavemente en el molde. La velocidad de vertido y la temperatura son dos variables críticas que afectan en gran medida a la calidad de la fundición. Estos elementos influyen en características como la porosidad y la cantidad de defectos que se crean.
Enfriamiento y desmoldeo
El metal fundido empieza a enfriarse y solidificarse dentro del molde después de verterse en él. Este intervalo de enfriamiento es absolutamente necesario para crear la pieza fundida con las cualidades mecánicas esenciales. La pieza fundida puede verse desmontando el molde de arena una vez que el metal ha alcanzado la consistencia requerida. El molde ha sufrido daños irreparables y, por lo tanto, no es apto para nuevas coladas; por lo tanto, debe utilizarse un molde nuevo para cada colada sucesiva.
Finalización de las inspecciones y comprobaciones
La limpieza y el acabado de la parte fundida es el último paso del proceso de fundición en arena. Normalmente, esto implica eliminar componentes innecesarios como rebabas, canales y compuertas. Para lograr el nivel requerido de pulido superficial y precisión dimensional, también puede ser necesario utilizar chorro de arena, esmerilado o mecanizado. Para garantizar que cumple todas las normas, la pieza fundida se inspecciona minuciosamente en el proceso final. La inspección visual, la verificación dimensional y los métodos de ensayo no destructivos, incluidos los rayos X y los ultrasonidos, son algunos de los métodos de inspección más típicos.
Nuevas ideas y estilos sobre cómo fundir metales de aluminio en arena
La fundición en arena ha mejorado mucho gracias a los recientes avances tecnológicos. Una de las formas de hacer modelos y moldes ha cambiado desde que apareció la impresión 3D. Los métodos antiguos llevaban más tiempo y costaban más dinero. Además, los científicos siempre están investigando las propiedades químicas y físicas de los metales para crear nuevas aleaciones de aluminio que sean más duras y duren más.
También es importante que la empresa sea sostenible desde el punto de vista medioambiental. La gente intenta reutilizar las cosas y generar menos basura para que el vertido de arena sea mejor para la tierra.
Dicho esto
La producción moderna necesita mucho las aleaciones de aluminio de fundición en arena porque son flexibles, baratas y buenas en su trabajo. Las herramientas y los materiales utilizados para la fundición en arena seguirán mejorando a medida que la tecnología cambie y los problemas medioambientales adquieran más importancia. Este cambio debería hacer que las aleaciones de aluminio para fundición en arena sean más útiles en las empresas de todo el mundo, haciéndolas mejores en lo que hacen.
Esta charla en profundidad no sólo muestra dónde se encuentra ahora la tecnología de fundición en arena, sino que también sienta las bases de su futuro crecimiento. Esto dará lugar a más estudios y nuevas ideas en este campo, que siempre está cambiando. Más información Piezas de compresores de aire rotativos
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