ANTECEDENTES:
El proceso de fundición de Lost Foam se originó en 1958 cuando a H.F. Shroyer le fue concedida una patente por un método de fundición sin cavidad, usando un modelo de espuma de poliestireno moldeado en la tradicional arena en verde.
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Años más tarde, la patente de Mr. Shroyer fue adquirida por la compañia Grunzweg &Hartmann en Alemania, promoviendo el proceso a nivel industrial en Europa, teniendo su primer uso a este nivel en 1962, los Americanos reconociendo el potencial del proceso regresan nuevamente los derechos a Estados Unidos produciendo la primera colada comercial en Detroit en 1963.
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En 1964 se le concede una nueva patente a J. Smith. Este nuevo proceso tuvo que enfrentar a la mayoría de los métodos convencionales que han estado en uso durante años.En los últimos años grupos alentados por las nuevas posibilidades que ofrecía el proceso, han desarrollado un extenso trabajo en países como: Alemania, Estados Unidos, Inglaterra, Canadá, Francia y Japón, apoyados por empresas e instituciones educativas dando como resultado una nueva Tecnología de Fundición.
ESTADO ACTUAL:
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Actualmente existen más de un centenar empresas en los E.U.A. produciendo con este proceso, en Japón se reportan más de 300, en Francia alrededor de 40 y en Inglaterra más de 15 entre otros.•
Las principales partes fabricadas en aluminio son:•
Múltiples de admisión (Ford-Canadá, Fiat- Italia, Citroen-Francia); Tapas de cilindros (General Motors-U.S.A.; Componentes para motoresmarinos(O.M.C.-U.S.A); Intercambiadores de calor (Citroen-Francia), Monoblocks de aluminio (Ford-U.S.A, Fiat-Italia.
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En hierro: Multiples de escape y cigueñales (Fiat-Italia); Monoblocks para motores (Citroen y Peugeot- Francia); Componentes de válvulas (H.N.H.-inglaterra); Conexiones (Dong Kuk-Corea); carcasas para motores eléctricos (Robinson-U.S.A.)•
Un caso especial es la fundición G&W que funde con este proceso y con gran éxito:Aceros Inoxidables, Monel, Niquel puro, Hasteloy, Zinc, Aluminio, Hierro Gris, Nodular y Acero al Carbono.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Partes del proceso:
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Manufactura de matrices y modelos de espuma de poliestireno•
Ensamble•
Pintura•
Secado•
Inserción•
Llenado•
Compactado (vibración)•
Vaciado•
Desmoldeo Lay outManufactura de matrices y modelos de espuma de poliestireno:
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La matriz es la herramienta que sirve de patrón para la conversión de las perlas pre-expandidas de espuma plástica en un modeloEs uno de los utensilios más importantes en el proceso. En gran medida la calidad del producto final depende de la calidad de la matriz.
PRE-EXPANSIÓN
El proceso consiste en llevar la materia prima (poliestireno) en forma granular o perlas con una densidad adecuada y de allí aplicada dentro de un molde apresión de aire y vapor para la obtención de la forma.
FABRICACIÓN DE MODELOS
El proceso consiste en inyectar a la matriz las perlas pre-expandidas, seleccionadas de acuerdo a su densidad y tamaño y estabilizadas ( tiempo óptimo 2 hrs.); una vez llena la matriz, se hace pasar vapor de agua a través de ésta, para que por medio de calentamiento la perla continue expandiéndose y forme el modelo integral.
ENVEJECIMIENTO DEL MODELO
Es un periódo de tiempo que permite que la perla expandida contraiga hasta las dimensiones adecuadas. Es necesario estandarizar este periodo de tiempo para cada tipo pieza.
Al diseñar la matriz,se debe tomar en cuenta la contracción del metal y la contracción del modelo de espuma.
ENSAMBLE
Una pieza puede estar formada por 2 o más partes moldeadas en diferentes matrices, en estos casos es necesario unir las partes para formar las piezas integrales por medio de un pegamento especial que no afecte la espuma. Asimismo los modelos tendrán que ser unidos a su sistema de alimentación.
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REQUISITOS DEL ADHESIVOCero cenizas
Fácil aplicación
Resistencia adecuada
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CONTROL DE PROCESO DEL ADHESIVO HOT MELT Temperatura Viscosidad Mezclado•
FUNCIONES DE LA PINTURA Barrera refractaria Control de la presión Medio de transporteControl de transferencia de calor I. Secado
Un paso importante en esta técnica es secar los modelos o racimos ensamblados después de que se ha aplicado el recubrimiento, primero por los problemas que causa la humedad en el metal y segundo porque la humedad evolucionará en una cierta cantidad extra de gases que provocaría inestabilidad en el modelo. II. Inserción del modelo
En sistemas de alta producción se utilizan mecanismos posicionadores que constan de brazos de robot con movimiento en las tres direcciones, sin embargo en las plantas de mediana y baja producción este paso puede ser bien llevado en forma manual.
La gran mayoría de fundiciones de Lost Foam están usando arena sílica, aunque es posible utilizar cualquier tipo de arena utilizada para moldeo, como pueden ser: Zirconia, Olivina y Cromita.
La arena ideal para el proceso de Lost Foam debe ser :
Arena de grano redondo o angular Contenido aproximado de 99% de SiO2 Distribución granulométrica de 2 o 3 mallas
Un número de finura AFS consistente (constante) Permeabilidad adecuada al metal a vaciar
Contenido de arcilla AFS < 0.25% Un contenido de humedad bajo < 0.20% Bajas pérdidas por ignición < 0.20%
Llenado de arena
Existen 3 métodos básicos de llenado de la caja de moldeo con arena:
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Suministrar la arena desde una tolva con tubos telescópicos.Derramarla mediante una lluvia de arena, se alimentándola desde una tolva a una malla, donde la arena sale en forma de pequeños chorros.
Manual, se alimenta de una tolva y una manguera flexible. Compactación
Existen dos formas de moldeo
La arena se fluidiza y el modelo junto con su sistema de alimentación se sumergen en la arena.
El modelo con su sistema de alimentación se colocan sobre una capa de arena y posteriormente se llena el molde.
Para producir piezas aceptables dimensionalmente, la arena tiene que estar bien compactada tanto interna como externamente en relación al modelo.
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Los factores más importantes que se deben controlar durante la compactación (vibración) son:Frecuencia Amplitud Aceleración Desmoldeo
El desmoldeo es simplificado, la arena sin aglutinar fluye en forma simple por gravedad.
Limpieza y Acabado
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La limpieza consiste principalmente en eliminar la película de refractario adherida a la pieza colada, que puede ser fácilmente removida.La ausencia de líneas de partición, que produzcan rebabas evitan la necesidad de esmerilado.
En general cuando se diseña un sistema de alimentación para un modelo dado, se considera que debe cumplir los siguientes requisitos de llenado:
Que no dañe al molde
No altere la calidad del metal Permita el escape de los gases Produzca una colada sana
Llene cabalmente la cavidad del molde Actuar como respiradero
Soportar el racimo:
Orientar la colada en la caja de moldeo Prevenir la distorsión
Para fácil manejo del modelo
Con el proceso de Lost Foam es posible atacar con alimentación en el lugar donde mejor convenga, sin considerar líneas de partición, también favorece el hecho de que no es necesario retirar el modelo y con esto es posible el uso de mazarotas esféricas que tienen mayor efectividad. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO
ASPECTO TÉCNICO
Las mayores ventajas que ofrece este proceso es la “flexibilidad de diseños” y comprende:
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Ahorros en peso–
Realizar las cavidades internas en formas complicadas–
Eliminación de maquinado–
Eliminación de ángulos de salida–
Eliminación de líneas de partición–
Diseño de sistema de alimentación con mayor libertadEntre otras ventajas importantes que se pueden destacar en el aspecto técnico destacan:
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Tolerancias más cerradas–
Larga vida del herramental–
Manejo simplificado de la arena–
Estandarización de las cajas de moldeo–
Eliminación de la fabricación y uso corazonesAlgunas de las desventajas técnicas que presenta este proceso son:
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Se requiere de un modelo para cada pieza a ser colada•
Alto volumen de almacenaje, requerido para mantener en estabilización gran cantidad de modelos de espuma.•
Dominio de las técnicas de colada•
Sistemas de alimentación más grandes ASPECTO ECONÓMICO•
La inversión de instalación se reduce porque la fundición no requiere de los siguientes equipos: molinos mezcladores, departamento de corazones, equipo de desmoldeo sofisticado, máquinas moldeadoras, cajas de moldeo con guías.El monto de la inversión para una fundición de cierta capacidad que reporta la literatura técnica, es entre 1/2 y 1/4 de monto de una equivalente de arena en verde
Otra gran ventaja es que debido al uso de un equipo menos complejo, este requiere menos mantenimiento que el necesario para una planta de arena en verde.
ASPECTO ECOLÓGICO
El proceso de Lost Foam ofrece como alternativa mejoras en las
condiciones de trabajo y ventajas ambientales comparada con los métodos de moldeo convencionales ,estas ventajas incluyen:
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Mínima limpieza de las piezas•
Eliminación de aglutinantes•
menor exposición del personal al polvo de arena (silicosis). Mejora el aspecto de limpieza de la planta.DEFECTOS ASOCIADOS AL PROCESO DE LOST FOAM
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Los problemas relacionados con el carbono en las coladas ferrosas, es un problema de difusión del carbono contenido en los productos dedescomposición de los modelos de espuma.
