La fundición a la cera perdida ( LFC ) es un tipo de proceso de fundición por evaporación similar a la fundición a la cera perdida, excepto que se utiliza espuma para el patrón en lugar de cera . Este proceso aprovecha el bajo punto de ebullición de las espumas poliméricas para simplificar el proceso de fundición a la cera perdida al eliminar la necesidad de derretir la cera fuera del molde.
En primer lugar, se fabrica un patrón a partir de espuma de poliestireno , lo que se puede hacer de muchas formas diferentes. Para tiradas de pequeño volumen, el patrón se puede cortar a mano o mecanizar a partir de un bloque sólido de espuma, o una lámina de cartón pluma si la geometría es lo suficientemente simple, incluso se puede cortar utilizando un cortador de espuma de alambre caliente. Si el volumen es grande, entonces el patrón se puede producir en masa mediante un proceso similar al moldeo por inyección . Se inyectan perlas preexpandidas de poliestireno en un molde de aluminio precalentado a baja presión. Luego se aplica vapor al poliestireno, lo que hace que se expanda más para llenar el molde. El patrón final es aproximadamente 97,5% de aire y 2,5% de poliestireno. Los cuencos de vertido, los canales y las contrahuellas prefabricados se pueden pegar con pegamento caliente al patrón para terminarlo. [1]
El patrón de espuma no necesita ser recubierto con inversión si no se necesitan altos detalles, simplemente colocando el patrón de espuma en una caja, llenándolo con arena y vibrando será suficiente. Sin embargo, cuando se necesitan detalles, el grupo de espuma se recubre con inversión cerámica, también conocida como revestimiento refractario , mediante inmersión, cepillado, pulverización o revestimiento de flujo. Después de que el revestimiento se seca, el grupo se coloca en un matraz y se respalda con arena no adherida que se compacta utilizando una mesa de vibración. El revestimiento refractario captura todos los detalles en el modelo de espuma y crea una barrera entre la superficie de espuma lisa y la superficie de arena gruesa. En segundo lugar, controla la permeabilidad , lo que permite que el gas creado por el patrón de espuma vaporizada escape a través del revestimiento y dentro de la arena. Controlar la permeabilidad es un paso crucial para evitar la erosión de la arena. Finalmente, forma una barrera para que el metal fundido no penetre ni cause erosión de la arena durante el vertido. [1] [2] Una vez que la arena está compactada, el molde está listo para ser vertido. El vertido automático se utiliza comúnmente en LFC, ya que el proceso de vertido es significativamente más crítico que en la práctica de fundición convencional . [ cita requerida ]
No hay fase de horneado, como en el caso de la cera perdida. La masa fundida se vierte directamente en el molde lleno de espuma, quemando la espuma a medida que se vierte. Como la espuma es de baja densidad, el gas residual que se produce es relativamente pequeño y puede escapar a través de la permeabilidad del molde, como en el control de desgasificación habitual.
Los metales que se funden habitualmente incluyen hierro fundido , aleaciones de aluminio , aceros y aleaciones de níquel ; con menor frecuencia también se funden aceros inoxidables y aleaciones de cobre . El rango de tamaño va desde 0,5 kg (1,1 lb) hasta varias toneladas (toneladas). El espesor mínimo de pared es de 2,5 mm (0,098 in) [ cita requerida ] y no hay límite superior. Los acabados superficiales típicos son de 2,5 a 25 μm (100 a 1000 μin) RMS . [3] Las tolerancias lineales típicas son ±0,005 mm/mm (0,005 in/in). [4]
Este proceso de fundición es ventajoso para fundiciones muy complejas que requerirían núcleos regularmente . También es dimensionalmente preciso, mantiene un excelente acabado de la superficie, no requiere corriente de aire y no tiene líneas de separación, por lo que no se forman rebabas . La arena no unida de la fundición con espuma perdida puede ser mucho más simple de mantener que los sistemas de arena verde y arena unida con resina. La espuma perdida es generalmente más económica que la fundición de inversión porque implica menos pasos. Por lo general, no se requieren elevadores debido a la naturaleza del proceso; debido a que el metal fundido vaporiza la espuma, el primer metal en el molde se enfría más rápidamente que el resto, lo que da como resultado una solidificación direccional natural . [3] [5] La espuma es fácil de manipular, tallar y pegar, debido a sus propiedades únicas. La flexibilidad de LFC a menudo permite consolidar las piezas en un componente integral; otros procesos de formación requerirían la producción de una o más piezas para ensamblar. [6]
Las dos desventajas principales son que los costos de los patrones pueden ser altos para aplicaciones de bajo volumen y que los patrones se dañan o distorsionan fácilmente debido a su baja resistencia. [3] Si se utiliza un troquel para crear los patrones, el costo inicial es alto. [5]
El escultor canadiense Armand Vaillancourt inventó la fundición a la espuma perdida a principios de los años cincuenta . General Motors reconoció públicamente los beneficios de la fundición a la espuma perdida a mediados de los años 1980 cuando anunció que su nueva línea de automóviles, Saturn , utilizaría la fundición a la espuma perdida para la producción de todos los bloques de motor , culatas , cigüeñales , portadores diferenciales y cajas de transmisión . [7]