Las materias primas para la fundición a la cera perdida se dividen, a grandes rasgos, en varias categorías, como materias primas para el modelo, arena seca, recubrimientos y aleaciones. Dado que la fundición a la cera perdida es un proceso sistemático, la selección de las materias primas es fundamental. Por lo tanto, controlar la calidad y los parámetros de las distintas materias primas es crucial para el éxito o el fracaso de este proceso.
1. Material del modelo
Comúnmente denominadas perlas, las perlas utilizadas en la fundición se dividen generalmente en dos tipos: perlas de poliestireno (PS) y perlas de polimetilmetacrilato (PMMA), ambos materiales poliméricos. También existe un polímero PS+PMMA. En las piezas fundidas de acero con bajo contenido de carbono, el carbono del material modelo es propenso a la carbonización en la superficie de la pieza, lo que da lugar a diversos defectos de carbono. Entre ellos, el PS (con un 92 % de carbono), el copolímero PS+PMMA y el PMMA (con un 60 % de carbono) tienen un grado de influencia decreciente en la carbonización de la pieza fundida. Además, la densidad del modelo es un parámetro de control importante para su emisión de gases. La emisión de gases de los tres materiales mencionados es de menor a mayor: PS, copolímero PS+PMMA y PMMA. Asimismo, el tamaño de las perlas debe seleccionarse en función del espesor de pared de la pieza fundida que se va a producir. En general, las piezas fundidas gruesas y grandes utilizan perlas con tamaños de partícula más gruesos, mientras que las piezas fundidas de paredes delgadas utilizan perlas con tamaños de partícula más finos, de modo que la parte más delgada de la pieza fundida debe tener más de tres perlas.
Además, el control de la preproducción y el conformado del material del modelo es fundamental para el éxito de la tecnología. Generalmente, la densidad de las microesferas de preproducción se controla entre 0.024 y 0.03 g/cm³, y su volumen es aproximadamente 30 veces mayor que el de las microesferas originales. La densidad del modelo conformado se controla entre 0.02 y 0.025 g/cm³.
2. Arena seca
Es el material de modelado para la fundición a la cera perdida. Debido a las características de este proceso, la selección de la arena seca debe estar relacionada con el material de la pieza fundida. Las aleaciones de alta temperatura utilizan arena seca con mayor refractariedad y partículas más gruesas. Actualmente, la arena seca se compone principalmente de arena de cuarzo natural. Se deben eliminar la escoria de hierro, el polvo y la humedad de la arena, y la temperatura de uso no debe superar los 50 °C.
3. Revestimiento
Es una materia prima indispensable en la fundición a la cera perdida. Actualmente, muchas fundiciones utilizan recubrimientos de fabricación propia. La función principal del recubrimiento es mejorar la resistencia y rigidez del modelo, prevenir daños o deformaciones, aislar el metal fundido de la pieza fundida, eliminar los productos de gasificación del modelo y garantizar la calidad superficial de la pieza fundida, entre otras. Los agregados refractarios en el recubrimiento de la cera perdida incluyen principalmente polvo de circonio, bauxita, polvo de corindón marrón, polvo de cuarzo, talco, polvo de mullita, polvo de mica, etc. Su granulometría debe tener en cuenta tanto la prevención de la adherencia de arena como la permeabilidad al aire a alta temperatura. La forma de las partículas favorece la mejora de la permeabilidad al aire. Generalmente, se selecciona un cierto número de partículas esféricas, lo que facilita la salida de gases tras la gasificación del modelo o la eliminación de los productos licuados de la descomposición incompleta del mismo.
Control de la configuración del recubrimiento
El soporte del recubrimiento de fundición a la espuma perdida es principalmente a base de agua, lo que contribuye a la protección del medio ambiente. Sus adhesivos incluyen principalmente arcilla, silicato de sodio, jarabe, líquido residual de pulpa, látex blanco, sol de sílice, etc. Al seleccionar los adhesivos, se deben considerar los siguientes factores: gasificación a alta temperatura; suspensión del recubrimiento; resistencia y rigidez del recubrimiento; modelo de erosión, etc. Se utiliza un agente suspensor para evitar la deposición, estratificación y aglomeración del recubrimiento, de modo que el recubrimiento tenga tixotropía. Generalmente, se pueden utilizar bentonita, arcilla de atapulgita, compuestos de polímeros orgánicos y sus complejos. Además, es necesario agregar tensioactivos al recubrimiento de fundición a la espuma perdida para aumentar sus propiedades de recubrimiento y mejorar la afinidad y la fuerza de unión entre el recubrimiento y la superficie del modelo. Además, a menudo se agregan otros aditivos, como antiespumantes, reductores de agua, conservantes, pigmentos, etc.
Por este motivo, el recubrimiento debe tener buena resistencia, permeabilidad al aire, refractariedad, aislamiento térmico, resistencia al enfriamiento y calentamiento rápidos, higroscopicidad, facilidad de limpieza, recubrimiento, suspensión, etc. En resumen, incluye principalmente el rendimiento de funcionamiento y el rendimiento del proceso.
El rendimiento del recubrimiento incluye resistencia, permeabilidad al aire, refractariedad, aislamiento térmico, resistencia al calentamiento y enfriamiento rápidos, etc. Estas son las propiedades principales que debe poseer durante el proceso de vertido y enfriamiento, entre las cuales las más importantes son la resistencia y la permeabilidad al aire. El rendimiento del proceso de recubrimiento incluye el recubrimiento, la suspensión, etc., que son las propiedades principales requeridas durante la operación de recubrimiento.
Generalmente, los recubrimientos a base de agua se utilizan principalmente en la fundición a la cera perdida, y dado que el recubrimiento y el modelo no suelen humedecerse, es necesario mejorar su aplicación. La propiedad del recubrimiento implica que el modelo debe colgarse y secarse después de la aplicación. Se busca que el recubrimiento no gotee ni se escurra inmediatamente después de la aplicación, para garantizar la uniformidad de la capa y reducir la contaminación ambiental. La propiedad de suspensión implica que el recubrimiento mantenga una densidad uniforme y no se deposite durante su uso.
El control del proceso de preparación del recubrimiento es un eslabón clave en la tecnología de recubrimientos. Los recubrimientos nacionales se elaboran principalmente mediante laminado, rodillo o agitación. Según la práctica de producción, la calidad del laminado y la agitación es superior a la de la agitación. Se recomienda que las empresas que cuenten con los recursos necesarios utilicen el laminado o la agitación para la preparación de los recubrimientos.
Debido a que las distintas aleaciones tienen efectos diferentes sobre los recubrimientos, se recomienda desarrollar recubrimientos específicos para cada tipo de aleación, como recubrimientos para hierro fundido, acero fundido, aleaciones no ferrosas, etc. Durante la preparación y mezcla del recubrimiento, se debe utilizar una granulometría adecuada para mezclar uniformemente los agregados, adhesivos y otros aditivos.
Además de que el recubrimiento cumpla con los requisitos, el proceso de recubrimiento y secado también influye en la producción. La inmersión es el método más utilizado en la producción, y lo ideal es realizarla de una sola vez. También se puede aplicar en dos capas, pero es necesario secar después de cada aplicación. Durante el secado, es importante controlar la temperatura y el tiempo de secado para asegurar que el recubrimiento quede completamente seco y no se agriete.
