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Puede obtener mejores resultados en fundición de precisión utilizando algunas reglas sencillas. Elige cambios suaves y haz que tus diseños sean sencillos. No añadas cosas extra que dificulten el proceso. Toda buena elección le ayudará a conseguir piezas mejores y más baratas.
Recuerde: Los diseños sencillos causan menos problemas y facilitan la fabricación.
Principales conclusiones
- Asegúrese de que el grosor de la pared es el mismo en toda la pieza. Esto ayuda a evitar grietas y otros problemas.
- Elige bordes redondeados, no esquinas afiladas. Así se distribuye la tensión y se evitan las roturas.
- Elija tolerancias y acabados superficiales que se ajusten a lo que necesita su pieza. Esto puede ayudarle a ahorrar tiempo y dinero.
- Utilice formas sencillas y suaves. No añada elementos duros o complicados. Esto facilita y mejora el moldeado.
- Hable pronto con expertos en fundición. Esto te ayudará a arreglar tu diseño y evitar problemas.
Espesor de pared
Uniformidad
En la fundición a la cera perdida, el espesor de pared debe ser lo más uniforme posible. Si el grosor de las paredes es uniforme, se evitan muchos problemas comunes. Las paredes desiguales pueden provocar tensiones y grietas durante el enfriamiento. Si una parte de la pieza fundida es más gruesa que otra, se enfría a un ritmo diferente. Esto puede provocar deformaciones o incluso roturas.
- Los estudios demuestran que la falta de uniformidad en el grosor de la coraza crea problemas térmicos y de tensión. Estos problemas pueden causar grietas y deformaciones.
- Las tomografías computarizadas de piezas fundidas revelan que los cambios en el grosor de las paredes dificultan el control de la forma final.
- Las zonas más gruesas o irregulares ralentizan el enfriamiento. Esto puede hacer que la cáscara se rompa o que la pieza pierda su forma.
- Las zonas delgadas, sobre todo en las esquinas, suelen estar más sometidas a tensiones y son más propensas a tener defectos.
- Ajustar los ángulos y tamaños de sus patrones de cera puede ayudarle a mantener uniforme el grosor de las paredes. Esto se traduce en una mejor calidad y menos defectos.
Consejo: Un grosor de pared uniforme mejora la resistencia y la precisión de sus piezas de fundición a la cera perdida.
Mínimos y máximos
En la fundición a la cera perdida hay que seguir algunas reglas básicas sobre el grosor de las paredes. Según la American Casting Company, el grosor mínimo de las paredes depende del metal utilizado y de la fluidez del metal fundido. Las paredes deben ser uniformes o ligeramente cónicas. Esto ayuda a que el metal llene el molde y se solidifique de las secciones gruesas a las finas. La alimentación de zonas gruesas a finas ayuda a evitar problemas como la porosidad.
He aquí una tabla con las directrices habituales:
| Parámetro | Valor mínimo | Alcance óptimo |
|---|---|---|
| Espesor mínimo de pared | 1,0 mm | 5 a 15 mm |
Si las paredes son demasiado finas, es posible que el metal no llene el molde. Esto puede provocar agujeros o puntos débiles. Si las paredes son demasiado gruesas, la pieza puede enfriarse de forma desigual. Esto puede causar grietas u otros defectos. Intente evitar secciones gruesas pesadas y aisladas y no deje que muchas secciones gruesas se junten en un punto. Esto ayuda a mantener su fundición a la cera perdida fuerte y fiable.
Tolerancias de la fundición a cera perdida
Gamas estándar
Debe saber qué tolerancias son normales en la fundición a la cera perdida. Las tolerancias indican cuánto puede variar el tamaño de una pieza con respecto al plano. La mayoría de las piezas de fundición a la cera perdida pueden mantener tolerancias lineales de ±0,005 pulgadas (0,13 mm) a ±0,015 pulgadas (0,38 mm) por cada pulgada de longitud. Estas cifras varían en función del tamaño y la forma de la pieza. Las piezas más pequeñas suelen tener tolerancias más estrictas. Las piezas más grandes o complejas pueden necesitar tolerancias menos estrictas.
Consejo: Pedir tolerancias muy ajustadas puede hacer que su pieza cueste más y tarde más en fabricarse.
Los estudios del sector afirman que se pueden obtener grados de tolerancia (DCTG) de 4 a 8 con la fundición a la cera perdida. Esto se acerca a lo que pueden hacer algunos métodos avanzados de núcleo impreso en 3D. La mayoría de los cambios de tamaño se deben a la manipulación de las piezas después de la fundición, no a la fundición en sí. Se pueden obtener mejores resultados controlando lo que ocurre después de la fundición y utilizando máquinas que ayuden.
Consideraciones materiales
El metal que elija cambia las tolerancias que puede obtener. Algunas aleaciones, como los aceros PH 17-4 y 15-5, han sido probadas por la American Foundry Society. Sus pruebas proporcionan datos fiables sobre el comportamiento de estos metales. Esto le ayuda a establecer tolerancias en las que puede confiar y a no añadir márgenes de seguridad adicionales.
Los modelos de cera también son importantes para las tolerancias de la fundición a la cera perdida. La cera puede encogerse y cambiar de forma al enfriarse, lo que modifica el tamaño final de la pieza. Los científicos han medido el comportamiento de la cera y lo utilizan para calcular cuánto encogerá una pieza. Esto le ayuda a establecer mejores tolerancias de utillaje y a obtener piezas de fundición más exactas.
Cuando elija las tolerancias, intente equilibrar calidad y coste. Si quiere las tolerancias más estrictas, puede que tenga que pagar más y esperar más. Elija tolerancias que le convengan, pero que no dificulten demasiado el proceso.
Radios y esquinas
Bordes redondeados
Cuando diseñe piezas para fundición a la cera perdida, utilice siempre bordes redondeados. Los bordes redondeados, también llamados filetes, ayudan a que las piezas duren más y sean más resistentes. Si añade un radio pequeño, como 0,5 mm, repartirá la tensión sobre una superficie mayor. De este modo, es menos probable que la pieza se agriete o se rompa.
- Los bordes redondeados distribuyen la tensión de forma más uniforme. Esto ayuda a prevenir grietas, deformaciones e incluso fallos por fatiga.
- Los filetes detienen los cambios bruscos en la forma de su pieza. Estos cambios bruscos suelen causar puntos débiles.
- Se ven filetes en engranajes, ejes y recipientes a presión porque tienen que ser resistentes y durar mucho tiempo.
- Los filetes también ayudan a frenar defectos como la porosidad. Hacen más difícil que los huecos o pequeños agujeros causen problemas.
- En comparación con los chaflanes, los filetes proporcionan una mejor distribución de la tensión y hacen que su pieza sea más segura al eliminar los bordes afilados.
- Las transiciones suaves y curvas ayudan a que los revestimientos se adhieran mejor y reducen el desgaste de los bordes.
Consejo: Añadir filetes puede hacer que el molde sea un poco más complejo, pero las ventajas en cuanto a resistencia y calidad merecen la pena.
Evite las esquinas afiladas
Debe evitar las esquinas afiladas en sus diseños de fundición a la cera perdida. Las esquinas afiladas crean elevadores de tensión. Son lugares en los que se acumula la tensión y pueden provocar grietas o roturas. Cuando el metal fundido llena el molde, las esquinas afiladas se enfrían más rápido que el resto de la pieza. Esto puede provocar defectos como grietas, deformaciones o incluso un llenado incompleto.
Las esquinas afiladas también dificultan la extracción de la pieza del molde. Pueden dañar el molde o la propia pieza. Si utiliza esquinas redondeadas, ayudará a que el metal fluya mejor y reducirá el riesgo de defectos.
Nota: Compruebe siempre que su diseño no tenga esquinas afiladas y sustitúyalas por radios pequeños. Este sencillo paso mejora la calidad y la vida útil de sus piezas de fundición a la cera perdida.
Acabado superficial
Resultados típicos
La fundición a la cera perdida confiere a las piezas una superficie lisa. La mayoría de las piezas tienen una textura fina. A menudo no necesitan trabajo adicional. El proceso produce superficies con una rugosidad de entre 63 y 125 micropulgadas (de 1,6 a 3,2 micrómetros). Este acabado es bueno para muchos productos.
- Las piezas de forma casi neta requieren menos mecanizado.
- Los patrones de cera ayudan a conseguir superficies detalladas y limpias.
- La mayoría de las fundiciones pueden fabricar muchas piezas con el mismo acabado.
Consejo: Si desea un acabado más liso, pida que se lo pulan o mecanicen. Esto llevará más tiempo y costará más.
Sobreespecificación
No pida un acabado superficial más fino del que necesita. Si desea un acabado muy fino, su pieza le costará más. El proceso puede requerir herramientas adicionales o más trabajo manual. También puede necesitar más pasos después de la fundición. Estas cosas ralentizan la producción y la encarecen.
Los estudios demuestran que cada paso adicional de acabado aumenta el coste. Se paga más por los materiales, el tiempo de máquina y la mano de obra. Si sólo pide el acabado que necesita, ahorrará dinero. La fundición a la cera perdida ya ofrece una buena superficie, por lo que la mayoría de las veces no necesita más.
Nota: Pedir un acabado más fino puede encarecer su pieza. Pero no por ello la pieza será mejor. Adapte siempre sus necesidades al uso que se dará a la pieza.
| Acabado superficial (Ra) | Caso típico | ¿Necesita más trámites? |
|---|---|---|
| 125 µin (3,2 µm) | La mayoría de las piezas industriales | No |
| 63 µin (1,6 µm) | Decorativo, visible | A veces |
| < 32 µin (0,8 µm) | Superficies de alta precisión | Sí |
Obtendrá los mejores resultados cuando equilibre sus necesidades con lo que puede hacer el moldeo por inversión. Así ahorrará dinero y su proyecto funcionará bien.
Tamaño y peso de las piezas
Límites de tamaño
Debe conocer los límites prácticos de tamaño de la fundición a la cera perdida. La mayoría de las fundiciones pueden fabricar piezas que quepan en la mano o en una mesa pequeña. El tamaño máximo típico de una pieza de fundición a la cera perdida es de unas 24 pulgadas (600 mm) de longitud. Algunas fundiciones pueden hacer piezas un poco más grandes, pero los mejores resultados se obtienen con piezas más pequeñas.
- Piezas pequeñas: La fundición a la cera perdida funciona muy bien para piezas pequeñas y detalladas. Se pueden fabricar piezas de tan solo unos gramos.
- Piezas medianas: La mayoría de las fundiciones pueden moldear piezas de hasta 50 libras (unos 23 kg).
- Piezas grandes: Algunas fundiciones pueden fabricar piezas de hasta 90 kg (200 libras), pero es posible que haya más defectos y los costes sean más elevados.
Consejo: Consulte siempre con su fundición los límites de tamaño antes de empezar su diseño.
| Tamaño de la pieza | Alcance típico | La mejor calidad |
|---|---|---|
| Pequeño | < 0,5 kg (1 lb) | Excelente |
| Medio | 0,5-23 kg (1-50 lbs) | Muy buena |
| Grande | 23-90 kg (50-200 lbs) | Bien |
Consideraciones sobre el peso
También debe tener en cuenta el peso de las piezas. Las piezas pesadas pueden causar problemas durante la fundición y el enfriamiento. Si diseña una pieza demasiado pesada, es posible que se produzcan más contracciones, grietas o deformaciones. Las piezas más ligeras se enfrían más rápido y presentan menos defectos.
- Evita los elementos demasiado grandes que añaden peso extra.
- Intente que el peso de la pieza sea el menor posible para su función.
- Si necesita una pieza pesada, pida consejo a su fundición. Puede que le sugieran cambios en su diseño.
Nota: Las piezas más ligeras son más fáciles de manejar, enviar e instalar. Usted ahorra dinero y obtiene una mejor calidad.
Obtendrá los mejores resultados cuando diseñe piezas que se ajusten a los límites de tamaño y peso habituales para la fundición a la cera perdida. Así evitará defectos y mantendrá bajos los costes.
Compuertas y bandas
Colocación de la puerta
Debe pensar cuidadosamente dónde colocar las compuertas en su diseño de fundición a la cera perdida. Las compuertas son los canales que permiten que el metal fundido fluya hacia el interior del molde. El mejor lugar para colocar una compuerta es en la sección más gruesa de la pieza. De este modo, el metal fluirá sin problemas y se llenará el molde.
Las investigaciones demuestran que colocar compuertas en las secciones más gruesas o cerca de ellas mejora el flujo y la alimentación del metal durante la solidificación. Si la compuerta es tan gruesa como la sección de fundición, el metal fundido se mueve de forma tranquila y constante. Esto ayuda a evitar turbulencias, que pueden causar defectos. Una compuerta gruesa también permanece líquida más tiempo que el resto de la pieza. Esto significa que puede seguir aportando metal a la pieza fundida a medida que se enfría y se contrae. Se consiguen menos agujeros y menos porosidad.
Las directrices de ingeniería también dicen que las compuertas en secciones gruesas reducen las marcas de hundimiento y facilitan el acabado. De este modo, se evita colocar las compuertas en las zonas de mayor tensión, lo que ayuda a mantener la resistencia de la pieza. Intente siempre estrechar el paso de grueso a fino. Esto permite que el metal fluya de la parte más gruesa a las zonas más finas, llenando todos los espacios.
Consejo: Coloque las compuertas en las secciones más gruesas y redúzcalas hacia las zonas más finas para obtener los mejores resultados.
Uso del elevador
Las canalizaciones verticales desempeñan un papel fundamental en la fundición a la cera perdida. Se trata de un depósito que contiene metal fundido adicional. A medida que la pieza se enfría, se contrae. El elevador introduce más metal en la pieza para evitar espacios vacíos o defectos de contracción.
Las simulaciones numéricas demuestran que una contrahuella bien diseñada, como una forma cónica, garantiza que la contrahuella se solidifique en último lugar. Esto es lo que se busca. Si el elevador permanece líquido más tiempo, sigue alimentando la pieza fundida hasta que se solidifica. Se evitan los defectos de contracción y se obtiene una pieza sin defectos. Si cambia la temperatura o la velocidad de colada, es posible que se produzcan defectos, así que siga siempre las mejores prácticas para el diseño de las bandas.
Debe colocar las bandas cerca de las secciones más gruesas. Esto ayuda a que el metal fluya donde más se necesita. La colocación correcta de las bandas depende del metal que utilice y de la forma de la pieza. Pida consejo a su fundición si no está seguro.
Nota: La colocación y el diseño adecuados de la contrahuella le ayudarán a obtener siempre piezas moldeadas a la cera perdida resistentes y de alta calidad.
Simplicidad en el diseño de la fundición a la cera perdida
Evitar la complejidad
Los diseños sencillos son los que mejor funcionan en el moldeo por inversión. Si la pieza es fácil de fabricar, se reducen los costes y se obtienen mejores resultados. Las formas complejas requieren herramientas especiales y más mano de obra. Esto encarece el proyecto y puede ralentizar la producción. Si añade demasiados detalles pequeños o características complicadas, puede tener problemas durante la fundición. Por ejemplo, este proceso no permite realizar rebajes. Debe evitarlos en su diseño.
- Las piezas con formas simples y redondeadas son más fáciles de moldear.
- La simetría rotacional ayuda a que el metal fluya y llene el molde.
- Las esquinas afiladas y las ranuras profundas pueden causar defectos o grietas.
- Las formas complejas suelen requerir mecanizado adicional, lo que añade tiempo y costes.
Consejo: Pregúntate siempre si cada característica es necesaria. Si no es así, elimínela para facilitar el reparto de la pieza.
Formas aerodinámicas
Debe utilizar formas suaves y fluidas en sus diseños de fundición a la cera perdida. Las piezas fluidas ayudan a que el metal se mueva por el molde sin atascarse. Los radios de esquina grandes distribuyen la tensión y refuerzan la pieza. Los ángulos de desmoldeo de al menos 1° ayudan a extraer la pieza del molde sin dañarla. Mantener el grosor de la sección dentro del rango recomendado también le ayuda a evitar defectos.
- Utilice esquinas grandes y redondeadas en lugar de bordes afilados.
- Coloque las líneas de separación lejos de las zonas críticas para mejorar la calidad.
- Asegúrese de que su diseño se ajusta a los límites de tamaño para la fundición a la cera perdida.
- Añada tolerancias de mecanizado para mantener la precisión de su pieza después de la fundición.
Nota: Las formas aerodinámicas no sólo tienen mejor aspecto, sino que también hacen que la pieza sea más resistente y fácil de fabricar.
Si mantiene un diseño sencillo y sin complicaciones, obtendrá mejor calidad y ahorrará dinero. La fundición a la cera perdida funciona mejor cuando se evitan complejidades innecesarias y se centra la atención en lo más importante.
Colabilidad
Geometría
Cuando diseñe para la fundición a la cera perdida, piense en la forma. El aspecto de la pieza cambia la forma en que el metal llena el molde. Las formas sencillas con curvas suaves ayudan a que el metal fluya mejor. Si su pieza tiene muchos detalles o es muy compleja, necesita un cuidado especial. Aspectos como el tamaño de los puntales, el número de juntas y el ángulo de los puntales pueden cambiar el movimiento del metal. Los ángulos agudos o los puntos delgados pueden causar más problemas.
- Los diseños de celosía con puntales diminutos o muchas juntas dificultan la fundición.
- El sistema de inyección, al igual que los bebederos y los canales, controla cómo entra el metal en el molde.
- Si la inyección no está equilibrada, el metal puede fluir de forma irregular y provocar defectos como la porosidad.
- Las simulaciones de flujo de molde permiten ver dónde pueden surgir problemas antes de fabricar la pieza.
La forma del modelo también influye en la semejanza de la pieza final con el diseño. Si utiliza un patrón de cera detallado, puede obtener una pieza de fundición muy exacta. Compruebe siempre que su diseño no tenga lugares que puedan atrapar aire o hacer que el metal se enfríe demasiado rápido.
Consejo: utilice cambios suaves y evite los cambios bruscos de grosor para favorecer la colabilidad.
Colaboración
Obtendrá los mejores resultados si trabaja con expertos en fundición. Saben detectar problemas en el diseño antes de iniciar la fundición. Pueden sugerir cambios para que su pieza sea más fácil de fundir y tenga menos probabilidades de presentar problemas.
- Los expertos de Foundry le ayudarán a elegir la configuración adecuada de puertas y contrahuellas.
- Utilizan simulaciones para probar su diseño y encontrar puntos débiles.
- Trabajar juntos le ayuda a equilibrar la imprimibilidad, la moldeabilidad y la resistencia.
Comparta su diseño en las primeras fases del proceso. Haga preguntas y escuche consejos. Este trabajo en equipo le ayudará a evitar errores y a obtener piezas de fundición de alta calidad.
Nota: Trabajar con su fundición desde el principio ahorra tiempo, reduce costes y mejora su producto.
Puede obtener mejores resultados en la fundición a la cera perdida siguiendo estos sencillos consejos:
- Asegúrese de que el grosor de la pared es el mismo en todas partes.
- Añada bordes redondeados y no utilice esquinas afiladas.
- Elija tolerancias y acabados superficiales que tengan sentido para su pieza.
- Mantenga las formas sencillas y no añada elementos complicados.
- Hable y trabaje con expertos en fundición para ayudarle en su proyecto.
Recuerde: Los diseños sencillos y un buen trabajo en equipo hacen que las piezas fundidas sean más resistentes y fiables. Pruebe estos consejos en su próximo proyecto para obtener los mejores resultados.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Para qué se utiliza mejor la fundición a cera perdida?
Debería utilizar la fundición a la cera perdida para piezas con formas complejas, detalles finos o superficies lisas. Este proceso funciona bien para piezas metálicas de tamaño pequeño o mediano que requieren gran precisión.
¿Cómo elegir el metal adecuado para la fundición a la cera perdida?
Hay que tener en cuenta la solidez, la resistencia a la corrosión y el coste. Pida consejo a su fundición. Ellos pueden ayudarle a elegir el metal más adecuado para las necesidades de su pieza.
¿Se pueden fabricar piezas grandes con la fundición a la cera perdida?
Puede fabricar piezas de hasta 90 kg (200 libras), pero las piezas más pequeñas dan mejores resultados. Las piezas grandes pueden tener más defectos y costar más de producir.
¿Cómo se reducen los defectos en la fundición a la cera perdida?
Consejo: mantenga un grosor de pared uniforme, utilice bordes redondeados y evite las esquinas afiladas. Trabaje con su fundición para revisar su diseño. Una buena planificación le ayudará a obtener piezas resistentes y sin defectos.
