La fundición en arena verde es un método de fundición particular dentro de la fundición en arena, que consiste en utilizar una combinación de arena, agua y aditivos para hacer un molde de arena húmeda y verter metal líquido para formar el producto final. En el sector de la fundición en arena verde participan fundiciones que ofrecen estos servicios, que en última instancia dan lugar a piezas de fundición de calidad y a los avances que vemos en el mundo.
Se trata de una industria mundial. Regiones geográficas como Asia-Pacífico, Norteamérica y Europa son las que más contribuyen a este mercado en crecimiento. Informe sobre el mercado de la fundición muestra que el valor del mercado de arena verde en 2023 fue de $110 mil millones y es probable que aumente a $190 mil millones en 2030. En este artículo, exploraremos todos los aspectos clave de la fundición de arena verde para comprender su proceso y sus pros y contras.
¿Qué es la fundición en arena verde?
La técnica de fundición de metales con arena verde se denomina fundición en arena verde. El término arena verde propiamente dicho también se conoce como arena húmeda. Aunque el término verde se utiliza para referirse a este tipo de arena, lo cierto es que la arena húmeda no es verde. La elevada cantidad de humedad es la razón por la que se denomina arena verde. Sin embargo, la arena de moldeo se seca cuando se vierte metal caliente en la arena.
Es importante señalar que la fundición en arena verde se diferencia de la fundición en arena simple por la arcilla mezclada con arena en el molde. La mezcla de arena y arcilla bentonita garantiza que la arena se adhiera entre sí, por lo que puede utilizarse en una larga cadena de montaje automatizada. Aunque ésta es la definición básica, no hay reglas rígidas en cuanto a su composición.
Composición de la fundición en arena verde
Aparte de la definición de fundición en arena verde, es importante hablar de sus componentes típicos:
- 75% a 85% de arena
- de 5% a 11% de bentonita o arcilla caolinítica para aglutinar las partículas de arena
- 2% a 4% de agua
- 3% a 5% de lodo que actúa como relleno
- 1% o menos antracita es un aditivo carbonoso
- Otros compuestos inorgánicos sobre la base de fundición de arena verde y propósito.
Una cosa importante que hay que recordar sobre su composición es que hay muchas formas diferentes de crearla, sobre todo variando la proporción de arcilla. Ajustar estas proporciones tiene un impacto significativo en el acabado de la superficie, la moldeabilidad de la estructura y la capacidad de desgasificación del metal.
Generalmente, no hay aditivos de carbón en la fundición de arena verde para metales no férreos porque el monóxido de carbono no evita la oxidación. En cambio, en la arena verde para aluminio hay arena de olivino para aportar estabilidad y durabilidad.
La temperatura de colada del metal tiene un impacto significativo en la arena elegida para el proceso de fundición. Esta gran variedad de composiciones y opciones de arena hace que sea importante contar con fabricantes fiables de fundición en arena verde.
Origen de la fundición en arena verde
Su evolución arranca de la historia antigua, ya que sus orígenes se remontan a la antigüedad. Las civilizaciones de Egipto y China utilizaban moldes de arcilla para crear objetos únicos a partir del bronce y otros metales. Así nació el concepto de crear estructuras y moldes.
En la década de 1540 se produjo un punto de inflexión en la historia de la fundición en arena verde. Un polímata italiano, Vannoccio Biringuccio, publicó sus investigaciones sobre el uso de arena húmeda para fabricar moldes. Esto allanó el camino para su adopción a gran escala durante la Revolución Industrial. Dicha adopción era necesaria para satisfacer la creciente demanda de maquinaria compleja y piezas metálicas.
Además, en la década de 1910 se introdujeron máquinas modernas, como las eslingadoras de arena y las mezcladoras de arena mecánicas. Con ellas se mejoraron notablemente los procesos de arena verde.
Tenga en cuenta que la fundición ecológica sigue siendo un proceso en evolución. Las fundiciones siguen mejorando sus procesos de fundición ecológica para satisfacer los requisitos únicos y complejos de la industria manufacturera.
Proceso de fundición en arena en verde
Profundicemos en el proceso
Desarrollo de moldes
Un molde se crea forzando arena preparada alrededor de un patrón establecido que se mantiene en un matraz. La forma exacta de estos patrones puede variar, pero se diseñan de manera que el metal pueda verterse fácilmente en ellos.
El primer paso en la fundición en arena verde es desarrollar un molde de arena verde para el proceso. Para ello, se carga arena verde en un moldeador y se presiona un patrón adecuado en la arena. Cuando se presiona el molde contra la arena, se crea una presión considerable que permite obtener una forma adecuada.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que el nivel de tolerancia de la arena verde no es tan bueno como el de otros tipos de moldes, como los moldes de fundición a presión y los moldes de fundición a la cera perdida. De ahí que a menudo sea necesario un procesamiento posterior para obtener la forma y los resultados deseados.
Producción de núcleos de conchas
Los machos están hechos de arena aglomerada con resinas y apisonada para proporcionar una resistencia significativa y garantizar que la cavidad del molde soporte la estructura interna y las piezas fundidas.
El siguiente paso en el proceso de fundición en arena verde es la producción de machos de concha para refinar el diseño. Crear un patrón en un molde de arena verde no basta para satisfacer requisitos únicos y específicos.
La creación de machos es útil para crear cavidades internas que simplemente no son posibles en un molde tradicional. En general, en esta fase se utiliza una caja de machos y una mezcla de arena combinada con resina o aglutinante.
Una vez creados los núcleos, se endurecen o curan con ayuda de procedimientos químicos o calentamiento extremo para garantizar que puedan tolerar el metal fundido que se vierte en ellos en las siguientes fases de los procedimientos.
En general, los núcleos de cáscara son una parte fundamental porque garantizan la precisión dimensional y la calidad del acabado.
Montaje del molde y del núcleo
Tras la fundición en arena del molde en verde y la producción del núcleo de la carcasa, se crea una línea de montaje final. Los núcleos deben colocarse cuidadosamente dentro de la cavidad del molde de arena en verde para obtener el diseño interno deseado según los requisitos.
Las mitades del molde se colocan y unen correctamente para garantizar que haya un sellado adecuado entre ellas. También es importante asegurarse de que no haya desalineación ni fugas del metal fundido durante el procedimiento de fundición en arena en verde, ya que puede interrumpir toda la cadena de montaje.
Vertido y enfriamiento
Una vez ensamblados el molde de arena verde y el núcleo del caparazón, el metal fundido se crea en un horno a una temperatura de vertido adecuada, entre 1.200 y 1.400 grados Fahrenheit.
Para verter cuidadosamente el metal fundido y rellenar la cavidad, así como los alrededores del núcleo, se utiliza un sistema de canales que conecta la cavidad del molde con la parte exterior del mismo. Una vez que la cavidad está completamente llena, el metal se deja enfriar dentro del molde de arena verde.
Todo el proceso de enfriamiento y solidificación puede durar unos minutos o incluso varias horas. También es posible controlar el tiempo de este proceso mediante guías, elevadores, filtros y la adición de enfriadores si es necesario. Asegúrese de que el metal se enfría completamente para garantizar la máxima precisión dimensional y alcanzar los objetivos mecánicos.
Sacudida y limpieza
Aunque un proceso de fundición en arena en verde bien diseñado está pensado para garantizar la precisión desde el principio, es habitual que se produzcan pequeños errores, incluso en servicios experimentados.
Tras la solidificación del metal, el molde de arena verde se rompe para liberar la pieza fundida. Este proceso se denomina sacudido. A gran escala servicios de fundición en arena suelen utilizar máquinas en el proceso de sacudido para hacer vibrar el molde y romperlo de la fundición. Sin embargo, también es posible romper el molde manualmente.
Es necesaria una limpieza a fondo para garantizar que no queden residuos de arena, cascarilla o cualquier otra impureza en la pieza fundida. Para limpiarla por completo pueden emplearse técnicas como el granallado, el esmerilado o el cepillado con alambre.
La agitación y limpieza es una de las partes más importantes del proceso, ya que garantiza la precisión de todo el proceso. Es importante dedicar tiempo y recursos significativos a este paso y asegurarse de que los expertos realicen el sacudido con precisión, según las especificaciones de la pieza fundida.
Inspección
Ningún proceso de fabricación está completo sin una inspección exhaustiva y cuidadosa. Es la clave para asegurarse de que todos los pasos anteriores se siguen correctamente.
Por lo tanto, el último paso del procedimiento es una inspección exhaustiva de la pieza fundida obtenida mediante agitación. Una inspección exhaustiva incluye la comprobación de la pieza fundida para garantizar la precisión dimensional, el acabado superficial, los defectos de forma, los defectos internos del molde y las imperfecciones generales.
Además de las pruebas manuales, para identificar los defectos internos se utilizan métodos modernos como los rayos X y los ultrasonidos. Tenga en cuenta que los defectos son habituales en ella, pero es la gravedad de los mismos lo que determinará si la carcasa puede repararse o desecharse por completo.
Una vez que se ha realizado la inspección y la fundición en arena verde es de buena calidad, ya está lista para ser utilizada de muchas formas diferentes.
Arena posterior a la fundición
Una vez que la arena verde se utiliza para crear una pieza de fundición, la arena está usada y no puede volver a utilizarse en el proceso de fundición. Aunque es posible separar las impurezas de la arena para reutilizarla, el proceso se alarga y resulta caro.
De ahí que los servicios utilicen siempre arena nueva para cada proceso de fundición y empleen arena impura para otros fines. Reutilizar la arena para otros fines también es importante para reducir los residuos en los vertederos. Se pueden emplear técnicas de ensayo modernas para garantizar que no hay sustancias tóxicas en la arena.
Aplicaciones de la fundición en arena verde
Se utiliza ampliamente en diversas industrias. Las piezas producidas por el proceso tienen propiedades de alta resistencia y alta calidad, por lo que se han utilizado ampliamente en la industria ferroviaria. Al mismo tiempo, también se utiliza en nuestra industria común de maquinaria agrícola y en la industria de maquinaria de construcción.
Su amplia tolerancia de materiales hace que sus productos sean resistentes a la corrosión, por lo que pueden utilizarse en la industria de oleoductos. En nuestra vida cotidiana, estas piezas también son habituales en los vehículos de uso común. Por ejemplo, las piezas del sistema de escape de los automóviles y las piezas del sistema de turbinas de los barcos, etc.
Ventajas y desventajas de la fundición en arena verde
Hemos comparado las ventajas y desventajas de varias fundiciones en arena, incluidos los procesos comunes y los procesos nicho.
| Método de fundición en arena | Ventaja | Desventaja |
| Fundición en arena verde
（más popular) |
● Bajo coste
● Tiempo de ciclo corto ● Moldes asequibles ● Alta reutilizabilidad |
● Baja precisión superficial
● Acabado de superficies rugosas ● Alto potencial de defectos ● Formas complejas limitadas |
| Colado en arena con resina （más popular) | ● Gran suavidad de la superficie
● Buena precisión dimensional ● Adecuado para diseños complejos ● Piezas de fundición detalladas y moldes resistentes |
● Mayor coste
● Largo ciclo de producción ● Requiere precauciones de seguridad ● Moldes no reutilizables |
| Moldeo por moldeo de coquilla（más popular) | ● Alta precisión
● Alta eficiencia de producción ● Alta resistencia |
● Coste elevado
● No apto para objetos grandes |
| Moldeo en seco | ● Gran suavidad de la superficie
● Adecuado para formas complejas ● Buena precisión dimensional ● Menor riesgo de defectos por humedad. |
● Caro
● Largo ciclo de producción ● Requiere una preparación avanzada del molde ● Alto consumo de energía |
| Fundición en arena húmeda | ● Bajo coste
● Adecuado para la producción en serie ● Gran flexibilidad |
● Calidad media de la superficie
● Baja precisión dimensional ● No apto para piezas complejas |
| Moldeo por vacío o proceso en V | ● Superficie de alta calidad
● Alta precisión ● Sin contaminación |
● Mayor coste
● Menor eficiencia de la producción |
Conclusión
Dawang ha desarrollado productos de fundición en arena para diferentes industrias, como oleoductos, maquinaria agrícola, maquinaria de construcción, industria del automóvil, transporte marítimo e industria ferroviaria. Puede satisfacer las diversas necesidades de los clientes desde el desarrollo del producto hasta la producción y el procesamiento final. Usted tiene la flexibilidad de elegir entre la línea de producción de fundición en arena de resina superior y la línea de producción de fundición de moldeo en cáscara para su proyecto. Por favor consúltenos para consultar cuál es la mejor opción, Dawang adaptará la mejor solución a sus necesidades.
