1. Introducción
Cera perdida (inversión) fundición es apreciado por su capacidad para reproducir detalles finos, Secciones delgadas y geometría compleja con excelente acabado superficial y tolerancias relativamente estrechas..
Lograr resultados consistentes no es sólo una cuestión de geometría o configuración de la máquina: es fundamentalmente un problema de materiales..
la mezcla de cera, química de inversión, agregados refractarios, composición central, La química del crisol y la aleación interactúan térmicamente., química y mecánicamente durante el desparafinado, quemado e inyección de metal.
Elegir los materiales adecuados para cada paso es la diferencia entre una producción de alto rendimiento y retrabajos repetidos..
2. Descripción general del flujo de trabajo de fundición a la cera perdida
Etapas clave y los elementos materiales primarios involucrados:
- Patrones (cera) — cera estampada o termoplástico moldeado por inyección; sistemas de compuerta/bebedero de cera.
- Asamblea & puerta — barras de cera (espurio), placas base.
- Construcción de caparazón (inversión) - lechada (aglutinante + refractario fino), abrigos de estuco/agregado.
- El secado / rocío — eliminación del patrón orgánico con vapor/autoclave u horno.
- Agotamiento / sinterizado de concha — rampa controlada para oxidar/quemar residuos orgánicos y sinterizar la carcasa hasta obtener la resistencia requerida.
- Fusión & torrencial — material del crisol más atmósfera (aire/inerte/vacío) y sistema de vertido (gravedad / centrífugo / vacío).
- Enfriamiento & eliminación de cáscara — eliminación mecánica o química de la cáscara; refinamiento.
Cada etapa utiliza diferentes familias de materiales optimizados para las temperaturas., química, y cargas mecánicas en esa etapa.
3. Cera & materiales de patrón
Funciones: llevar geometría, definir el acabado superficial, y proporcionar una expansión predecible durante la construcción del armazón.
cera común / familias de materiales de patrones
| Material / Familia | Composición típica | Derretimiento típico / rango de suavizado (°C) | Contracción lineal típica (tal como se produjo) | Ceniza residual típica después del quemado | El mejor uso / notas |
| Cera para inyección rica en parafina | Parafina + pequeño modificador | 45–70 ° C | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2% en peso | Bajo costo, buen acabado; frágil si es puro, generalmente mezclado. |
| Mezclas de ceras microcristalinas | cera microcristalina + parafina + agentes adherentes | 60–95°C | ~0,1–0,3% | ≤0,1% en peso (si está formulado con bajo contenido de cenizas) | Dureza y cohesión mejoradas.; preferido para ensamblajes complejos. |
| Cera de patrón (mezclas diseñadas) | Parafina + microcristalino + polímeros (educación física, EVA) + estabilizadores | 55–95°C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1% en peso | Cera estándar para patrones de fundición: flujo sintonizado, encogimiento y ceniza. |
Cera de abejas / mezclas de ceras naturales |
Cera de abejas + modificadores | 60–65°C (cera de abejas) | ~0,2–0,6% | ≤0,1–0,3% | Buen brillo superficial; utilizado en piezas pequeñas/artesanales; ceniza variable. |
| Patrones termoplásticos termofusibles. | Elastómeros termoplásticos / poliolefinas | 120–200 ° C (dependiendo del polímero) | variable | muy bajo contenido de cenizas si el polímero se quema limpio | Utilizado para patrones especiales.; Menor fluencia por manipulación pero requiere mayor energía de desparafinado.. |
| 3Resinas moldeables impresas en D (SLA/DLP) | Resinas de fotopolímero formuladas para burnout. | transición vítrea ~50–120 °C; descomposición 200–600 °C | depende de la resina; a menudo ~0,2–0,5% | 0.1–0.5% (dependiente de la resina) | Excelente libertad de geometría; requieren protocolos estrictos de desparafinado/quemado para evitar residuos. |
Propiedades clave y por qué son importantes
- Capacidad de flujo para inyección.: afecta la calidad del relleno y de la compuerta.
- Contracción & expansión térmica: debe coincidir con las características de expansión de la inversión para evitar grietas en la carcasa o errores dimensionales.
- Contenido de ceniza: La baja retención de carbono/cenizas durante el quemado reduce las reacciones entre la carcasa y el metal..
- Fortaleza & fatiga: Los patrones deben sobrevivir al manejo y la rotación del caparazón sin distorsión..
Números prácticos & notas
- Contracción típica de la inyección de cera: ~0,1–0,4 % lineal dependiendo de la cera y el control de temperatura.
- Usar bajo en cenizas formulaciones para joyería de alta precisión y aleaciones reactivas.
4. Inversión (refractario) sistemas: tipos y criterios de selección
Inversión = aglutinante + polvo refractario. La elección depende de la temperatura máxima de vertido del metal., acabado superficial requerido, control de expansión térmica, y resistencia a la reacción con metal fundido..
Grandes familias inversoras
- Inversiones adheridas con yeso (a base de yeso)
-
- Usar: joyería y aleaciones de bajo punto de fusión (oro, plata, estaño) donde las temperaturas son torrenciales < ~1.000°C.
- Ventajas: excelente acabado superficial, baja permeabilidad (bueno para detalles finos).
- Límites: Mala resistencia por encima de ≈1.000 °C; se descompone y ablanda; no apto para aceros o aleaciones de alta temperatura.
- Revestimientos aglomerados con fosfato (p.ej., fosfato de sodio o magnesio)
-
- Usar: aleaciones de alta temperatura (aceros inoxidables, aleaciones de níquel) y aplicaciones que requieren mayor resistencia refractaria hasta ~1500 °C.
- Ventajas: mayor resistencia al calor, Mejor resistencia a la reacción del metal y al agrietamiento..
- Límites: Pobre pulido de superficies en comparación con el yeso en algunas formulaciones.; mezcla más compleja.
- Sol de sílice / sílice coloidal unida (mezclas de alúmina/sílice)
-
- Usar: Piezas de precisión en un amplio rango de temperaturas.; adaptable con adiciones de circonio o alúmina.
- Ventajas: buena estabilidad a altas temperaturas, acabado superficial fino.
- Límites: El control de la expansión térmica y el tiempo de fraguado es fundamental..
- Circón / alúmina (óxido) inversiones reforzadas
-
- Usar: aleaciones reactivas (titanio, aleaciones de níquel de alta temperatura) — reduce la reacción metal-revestimiento.
- Ventajas: muy alta refractariedad, baja reactividad con metales activos.
- Límites: costo significativamente mayor; pulido reducido en algunos casos.
Lista de verificación de selección de inversiones
- Temperatura máxima de vertido (Elija una inversión con una clasificación superior a la temperatura de fusión + margen de seguridad).
- Acabado superficial deseado (objetivo ra).
- Coincidencia de expansión térmica — compensación para compensar la expansión de la cera y la contracción del metal.
- Permeabilidad & fortaleza — para resistir la presión de fundición y las cargas centrífugas/de vacío.
- Reactividad química — especialmente para metales reactivos (De, magnesio, Alabama).
5. Estuco, Revestimientos y materiales de construcción.
Los caparazones se construyen alternando inmersiones en suspensión y estuco (granos refractarios más gruesos). Los materiales y el tamaño de las partículas controlan el espesor de la cáscara., permeabilidad y resistencia mecánica.
- Estiércol líquido: carpeta de inversiones + refractario fino (normalmente de 1 a 10 µm) para el borrado y la reproducción de superficies finas.
- Estuco: partículas más gruesas de sílice/zicron/alúmina (20–200 µm) que aumentan el grosor del cuerpo.
- Recubrimientos / lava: abrigos especializados (p.ej., rico en alúmina o circonio) actuar como capas de barrera para aleaciones reactivas y para mejorar la finura del patrón o reducir la reacción del metal-revestimiento.
Consejos de selección
- Utilice un lavado de barrera de circonio/alúmina Para titanio y aleaciones reactivas para minimizar la reacción química y de caja alfa..
- Limite el tamaño de las partículas de estuco en las capas finales para lograr el pulido superficial requerido..
6. Núcleos y materiales de núcleo. (permanente & soluble)
Los núcleos crean vacíos internos. Usos de fundición a la cera perdida:
- Cerámico (refractario) núcleo — sílice, circón, a base de alúmina; unido químicamente (resina o silicato de sodio) o sinterizado.
- Soluble (sal, cera) núcleo — núcleos de sal lixiviados después de la fundición para canales internos complejos donde los núcleos cerámicos no son prácticos.
- Núcleos híbridos — Núcleo cerámico encerrado en una capa de revestimiento para sobrevivir al desparafinado y al quemado..
Propiedades clave
- Resistencia a las temperaturas de la cáscara para sobrevivir al manejo y al agotamiento.
- Compatibilidad con la expansión de la inversión (igualar la resistencia en verde y el comportamiento de sinterización).
- Permeabilidad para permitir que los gases escapen durante el vertido.
7. Crisoles, sistemas de vertido & materiales de herramientas
La elección del crisol y de los materiales de vertido depende de química de aleación, temperatura de fusión, y reactividad.
Materiales de crisol comunes
- Grafito / crisoles de carbono: ampliamente utilizado para cobre, bronce, latón, y muchas aleaciones no ferrosas. Ventajas: Excelente conductividad térmica, barato.
Limitaciones: reaccionar con algunos derretidos (p.ej., titanio) y no se puede utilizar en atmósferas oxidantes para algunas aleaciones. - Alúmina (Al₂O₃) crisoles: Químicamente inerte para muchas aleaciones y utilizable a temperaturas más altas..
- Crisoles de circonio: muy refractario y químicamente resistente; se utiliza para aleaciones reactivas (pero más costoso).
- Carburo de silicio (Sic)-crisoles revestidos: alta resistencia al choque térmico; bueno para algunos derretimientos de aluminio.
- Compuestos de cerámica y grafito. y revestimientos de crisol (barreras de oxidación) Se utilizan para prolongar la vida útil y minimizar la contaminación..
Sistemas de vertido
- vertido por gravedad — más simple, utilizado para joyería y bajo volumen.
- Fundición centrífuga — común que las joyas fuercen el metal a los detalles más finos; observe el aumento de las tensiones del molde y del metal.
- Asistido por vacío / vertido al vacío — reduce el atrapamiento de gas y permite la fundición de metal reactivo bajo presión reducida.
- Fusión por inducción al vacío (EMPUJE) y fusión de electrodos consumibles al vacío (NUESTRO) — para superaleaciones de alta pureza y metales reactivos como el titanio.
Importante: para aleaciones reactivas o de alta temperatura (titanio, superaleaciones de níquel), Utilice fusión al vacío o gas inerte y crisoles/revestimientos que eviten la contaminación., y asegúrese de que el sistema de vertido sea compatible con el metal. (p.ej., centrífugo al vacío).
8. Metales y aleaciones comúnmente fundidos mediante proceso de inversión.
La fundición a la cera perdida puede manejar un amplio espectro de aleaciones. Categorías típicas, puntos de fusión representativos (°C) y notas de ingeniería:
Nota: Los puntos de fusión enumerados son para elementos puros o rangos de aleaciones indicativos.. Utilice siempre los datos de fusión/solidificación proporcionados por el fabricante para un control preciso del proceso..
| Categoría de aleación | Aleaciones representativas | Aproximadamente. derretir / para almacenamiento (°C) | Notas practicas |
| metales preciosos | Oro (Au), Plata (Agotamiento), Platino (PT) | Au: 1,064°C, Agotamiento: 962°C, PT: 1,768°C | Joyas & piezas de alto valor; Los metales preciosos requieren revestimientos de cera y yeso con bajo contenido de cenizas para un acabado fino.; PT necesita una inversión o crisol para temperaturas muy altas. |
| Bronce / Cobre aleaciones | Con cáscara (bronce), Cu-Zn (latón), aleaciones de Cu | 900–1.080°C (depende de la aleación) | Buena fluidez; Se puede colar en revestimientos estándar de fosfato o sílice.; Esté atento a la formación de óxido y escoria.. |
| Aluminio aleaciones | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Solidificación rápida; Se requieren inversiones especiales; reactivo al carbono/grafito a altas temperaturas: utilice crisoles/recubrimientos adecuados. |
Aceros & inoxidable |
400/300 serie inoxidable, aceros para herramientas | ~1.420–1.500°C (sólido/líquido varía) | Requiere inversiones de fosfato o alto contenido de alúmina.; Temperaturas de vertido más altas → necesitan una cubierta fuerte y una atmósfera inerte/controlada para evitar la oxidación y las reacciones.. |
| Aleaciones de níquel / Superáctil | Inconel, familias hastelloy | ~1.350–1.500°C+ | Altas temperaturas de vertido y control riguroso: normalmente fusión al vacío o en atmósfera controlada.; invertir con mezclas de circonio/alúmina. |
| Titanio & aleaciones de ti | Ti-6Al-4V | ~1.650–1.700°C (punto de fusión ≈1.668°C) | Extremadamente reactivo; El revestimiento debe ser de circonio/alúmina y colado al vacío o en atmósfera inerte. (argón). Se requieren crisoles/equipo especiales; La formación de casos alfa es un riesgo.. |
| Zamak / Aleaciones de zinc fundido a presión (raro en inversión) | Cargas | ~380–420°C | baja temperatura; generalmente fundido a presión en su lugar, pero es posible para modelos de revestimiento especiales. |
Regla práctica de temperatura de fundición: La temperatura de vertido es a menudo 20–250°C por encima El liquidus depende de la aleación y el proceso para garantizar el llenado y compensar la pérdida de calor. (comprobar la hoja de datos de la aleación).
9. Atmósferas de fundición, reacciones & medidas de proteccion
Aleaciones reactivas (Alabama, De, magnesio) y los fundidos a alta temperatura requieren un control cuidadoso de la atmósfera y la química de la cáscara.:
- Oxidación: sucede en el aire → se forman películas de óxido en la superficie fundida y quedan atrapadas como inclusiones. Usar atmósfera inerte (argón) o vacío fundidos para aleaciones críticas.
- Reacción química metal-revestimiento: La sílice y otros óxidos en los revestimientos pueden reaccionar con el metal fundido para formar capas de reacción quebradizas. (ejemplo: caja alfa en titanio).
Lavados de barrera y capas superiores ricas en circonio/alúmina reducir la interacción. - Recogida/desgasificación de carbono: El carbono de la descomposición de la cera/inversión puede transferirse a masas fundidas.; el quemado y el desnatado/filtración adecuados reducen la contaminación.
- recogida de hidrógeno (fundidos no ferrosos): causa porosidad del gas. Mitigar mediante desgasificación derretidos (purga de argón, desgasificadores rotativos) y mantener la inversión seca.
Pasos de protección
- Usar revestimientos de barrera para metales reactivos.
- Usar vacío o gas inerte Sistemas de fusión y vertido cuando se especifique..
- Filtración (filtros cerámicos) para eliminar inclusiones y óxidos durante el vertido.
- Controle la humedad y evite revestimientos húmedos: el vapor de agua se expande rápidamente durante el vertido y provoca fallas en la carcasa..
10. Rocío, Quemado y precalentamiento de la cáscara: materiales. & temperaturas
Estas tres etapas del proceso eliminan el material del patrón orgánico., queme completamente el aglutinante y sinterice la cáscara para que tenga la resistencia mecánica y el estado térmico necesarios para sobrevivir al vertido.
Compatibilidad de materiales (tipo de inversión, abrigos de barrera, química central) y un control estricto de la temperatura son críticos: los errores aquí causan el agrietamiento de la cáscara, porosidad de gas, Reacciones de carcasa metálica y dimensiones incorrectas..
Desparafinado: métodos, parámetros típicos y guía de selección
| Método | temperatura típica (°C) | tiempo típico | Eficiencia típica de eliminación de cera | Lo mejor para / Compatibilidad | Ventajas / Contras |
| Vapor / Autoclave | 100–130 | 20–90 minutos (depende de la masa & puerta) | 95–99% | vaso de agua / cáscaras de sol de sílice; grandes asambleas | Rápido, suave al cáscara; debe controlar el condensado & Ventilación para evitar daños por presión de vapor. |
| Solvente (químico) despeje | baño de disolvente 40–80 (dependiente del solvente) | 1–4 h (más secado) | 97–99% | Pequeño, conchas de joyería intrincadas o moldes SLA | Eliminación muy limpia; requiere manejo de solventes, Paso de secado y controles ambientales. |
| Térmico (horno) despeje / destello | 180–350 (pre-quemar) | 0.5–3 horas | 90–98% | Inversiones de alta temperatura (fosfato, alúmina) y piezas donde no se recomienda el vapor | Equipo sencillo; Debe controlar la rampa y la ventilación para evitar grietas. |
| Flash/combinación (vapor + acabado térmico corto) | vapor luego 200–300 | vapor 20–60 + térmica 0,5–2 h | 98–99% | La mayoría de los depósitos de producción. | Buen compromiso: elimina la cera a granel y luego quema los residuos limpiamente |
Agotamiento (agotamiento de la carpeta, eliminación orgánica y sinterización)
Objetivo: Oxidar y eliminar residuos orgánicos/cenizas., reacciones completas del aglutinante, densificar/sinterizar la carcasa hasta obtener la resistencia en caliente requerida, y estabilizar las dimensiones de la carcasa.
Estrategia general de agotamiento (práctica de fundición):
- Rampa controlada desde ambiente → 200–300 °C en 0.5-3°C/minuto para eliminar los volátiles lentamente; mantener aquí evita la vaporización violenta que daña las conchas.
- Continuar rampa hasta residencia intermedia (300–600 ° C) en 1-5°C/minuto, mantener entre 0,5 y 3 h dependiendo del espesor de la cáscara para quemar aglutinantes y residuos carbonosos.
- Rampa final para sinterizar/mantener la temperatura Apropiado para el revestimiento y la aleación. (ver la tabla a continuación) y empapado por 1–4 h para lograr resistencia de la carcasa y bajo carbono residual.
Agotamiento recomendado / bandas de temperatura de sinterización (típico):
| familia inversora | Agotamiento típico / temperatura de sinterización (°C) | Notas / objetivo |
| Adherido con yeso (yeso) | ~450–750 °C | Uso para aleaciones de bajo punto de fusión. (metales preciosos). Evitar >~800 °C — el yeso se deshidrata/debilita. |
| Sola-sol / sílice coloidal (soles no reactivos) | 800–1000 ° C | Bueno para aceros no ferrosos en general y algunos aceros.; ajuste la sujeción según el grosor de la carcasa. |
| Unidos por fosfato | 900–1200 ° C | Para aceros, Superaleaciones de acero inoxidable y base Ni: producen alta resistencia al calor y permeabilidad.. |
| Circón / Revestimientos reforzados con alúmina. | 1000–1250+°C | Para aleaciones reactivas (De) y altas temperaturas de vertido: minimice las reacciones de revestimiento de metal. |
Precalentamiento de la carcasa: temperaturas objetivo, tiempos de remojo y monitoreo
Meta: llevar la cáscara a una distribución de temperatura estable cercana a la temperatura de vertido para que (a) Se minimiza el choque térmico al contacto con la masa fundida., (b) La cáscara está completamente sinterizada y es fuerte., y (do) La evolución de gas durante el vertido es insignificante..
Orientación general
- Precaliente a una temperatura inferior pero cercana a la temperatura de vertido. - normalmente entre (para temperatura - 50 °C) y (para temperatura - 200 °C) Dependiendo de la aleación, masa de concha e inversión.
- tiempo de remojo: 30 min → 3 H dependiendo de la masa de la carcasa y de la uniformidad térmica requerida. Las cáscaras más gruesas requieren un remojo más prolongado.
- Uniformidad: objetivo ±10–25 °C a lo largo de la superficie del caparazón; verificar con termopares integrados o termografía IR.
Tabla de precalentamiento de carcasa recomendado (práctico):
| Aleación / familia | Temperatura típica del metal fundido (°C) | Precalentamiento de cáscara recomendado (°C) | Remojar / tener tiempo | Atmósfera & notas |
| Aluminio (A356, aleaciones de AlSi) | 610–720°C | 300–400 ° C | 30–90 minutos | N₂ al aire o seco; Asegúrese de que la carcasa esté completamente seca: el aluminio reacciona con el carbono libre a altas temperaturas.; mantener la cáscara debajo derretirla por un margen cómodo. |
| Cobre / Bronce / Latón | 900–1.090°C | 500–700 ° C | 30–120 minutos | Aire o N₂ según inversión; Las capas de barrera reducen la reacción y mejoran el acabado.. |
| Aceros inoxidables (p.ej., 316l) | 1450–1550 ° C | 600–800 ° C | 1–3 horas | Utilice revestimientos de fosfato/alúmina.; considerar N₂/N₂-H₂ o atmósfera controlada para limitar la oxidación excesiva. |
superaleaciones de níquel (Inconel 718, etc.) |
1350–1500 ° C | 750–1000 ° C | 1–4 h | Utilice revestimientos de circonio/alúmina de alta temperatura y fusión al vacío/inerte.; El precalentamiento de la cáscara puede acercarse a la temperatura de vertido para una mejor alimentación.. |
| Titanio (Ti-6Al-4V) | 1650–1750°C | 800–1000 ° C (algunas prácticas precalientan más cerca) | 1–4 h | Se requiere vacío o atmósfera inerte.; utilizar lavados de barrera de circonio; precaliente la cáscara y vierta al vacío/inerte para evitar la formación de caso alfa.. |
A continuación se muestra un compacto, vinculación de tablas de solución de problemas procesables Defectos comunes de fundición a la cera perdida a causas fundamentales relacionadas con los materiales, controles de diagnóstico, y remedios prácticos / prevención.
Úselo como referencia en el taller cuando investigue ejecuciones: cada fila está escrita para que el técnico o ingeniero de fundición pueda seguir los pasos de diagnóstico y aplicar correcciones rápidamente..
Leyenda rápida:INV = inversión (caparazón) material/aglutinante; cera = material del patrón (o resina impresa en 3D); crisol = recipiente de fusión/revestimiento.
| Defecto | Síntomas típicos | Causas fundamentales relacionadas con los materiales | Comprobaciones de diagnóstico | Remedios / prevención (materiales & proceso) |
| Grietas de concha / explosión de concha | Grietas radiales/lineales visibles en la cáscara, fractura de la cáscara durante el vertido o desparafinado | Alta expansión de cera versus expansión INV; inversión húmeda; condensado atrapado; carpeta incompatible; velocidades de rampa demasiado rápidas | Inspeccionar la sequedad de la cáscara (pérdida de masa), comprobar el registro de desparafinado, mapeo visual de grietas; CT/UT después del vertido si se sospecha | Desparafinado lento y rampa de quemado entre 100 y 400 °C; asegúrese de que haya respiraderos/orificios de drenaje; cambiar a cera compatible de baja expansión; secar las conchas completamente; ajustar la proporción de lechada/estuco; aumentar el espesor de la cubierta o cambiar el aglutinante para mayor resistencia mecánica |
| Porosidad de los gases (espiráculos, poros) | Huecos esféricos/irregulares a menudo cerca de la superficie o el subsuelo | Hidrógeno procedente de inversión húmeda; residuos de aceite/disolvente en cera; mala desgasificación de la masa fundida; humedad en estuco | Sección transversal, radiografía/rayos X para localizar los poros; medir la humedad (secar al horno); prueba de ceniza; análisis de gas fundido o monitor de oxígeno/hidrógeno | Conchas completamente secas; mejorar la desparafinación & secado más largo; quemar para derretir (rotativo de argón); vertido asistido por vacío; use cera baja en cenizas; eliminar el estuco húmedo y controlar la humedad |
Poros superficiales / picaduras |
Pozos superficiales pequeños, a menudo sobre toda la superficie | Carbón residual fino / reacción aglutinante; mala calidad final de lechada/estuco; contaminación de la inversión | Visual/SEM de la morfología de la fosa.; prueba de contenido de ceniza (objetivo ≤0,1% en peso para aleaciones sensibles); comprobar el tamaño final de las partículas de estuco | Utilice una capa final de estuco más fina.; mejorar el control de la mezcla de lechada; extender la retención de quemado para reducir el carbón residual; usar lavado de barrera (circón/alúmina) para aleaciones reactivas |
| Inclusiones de óxido / atrapamiento de escoria | Inclusiones oscuras dispersas, líneas de escoria, costras superficiales | Piel de óxido al derretirse debido a una atmósfera oxidante/de vertido lento; crisol contaminado o fundente ausente | Metalografía; inspección de filtro/cuchara; superficie derretida visual; obstrucción del filtro | Utilice filtración cerámica y skimming.; verter bajo atmósfera inerte o controlada si es necesario; cambiar el revestimiento o revestimiento del crisol; control de carga y flujo más estrictos |
Capa de reacción química (caso alfa, reacción interfacial) |
oxidado quebradizo / capa de reacción sobre la superficie del metal, mala superficie mecánica | La química INV reacciona con la masa fundida (Ti/Al frente a sílice); absorción de carbono del aglutinante; ingreso de oxígeno | Metalografía de sección transversal.; medición de profundidad de la capa de reacción; XRF para oxígeno/carbono | Utilice capas de lavado de barrera de circonio/alúmina; fusión al vacío/inerte & derramar; cambiar la inversión a un sistema rico en circonio; reducir el carbono residual (agotamiento más prolongado) |
| Relleno incompleto / cierres frios / misaderos | Geometría faltante, costuras, líneas fusionadas, secciones delgadas incompletas | Mala fluidez de la aleación para el revestimiento/masa térmica elegidos; baja temperatura de vertido o pérdida excesiva de calor hacia la cáscara fría; desajuste de contracción de la cera | Inspección visual, análisis de puerta, Imagen térmica de la uniformidad del precalentamiento de la carcasa. | Aumente la temperatura de vertido dentro de las especificaciones de aleación; precaliente la cáscara más cerca de la temperatura de vertido; optimizar la compuerta/ventilación; elija una aleación de mayor fluidez o un diseño de disipador de calor/enfriamiento; reducir las características de las paredes delgadas o utilizar un proceso diferente (centrífugo) |
desgarro caliente / crujido caliente |
Grietas irregulares en secciones de alta tensión que ocurren durante la solidificación. | La inversión restringe la contracción (demasiado rígido); la aleación tiene un amplio rango de congelación; diseño incompatible de refrigeración/ascenso | Examinar la ubicación de la grieta en relación con la ruta de solidificación.; revisar la simulación térmica | Rediseñar la geometría (agregar filetes, cambiar el espesor de la sección); ajuste la compuerta y el elevador para promover la solidificación direccional; Considere una aleación alternativa con un rango de congelación más estrecho. |
| Mal acabado superficial / textura granulada | Superficie de fundición rugosa o granulada, mala capacidad de pulido | Estuco final grueso o lechada agresiva; contaminación en la inversión; capas de suspensión insuficientes | Medida Ra, inspeccionar el tamaño final de las partículas de estuco, comprobar los sólidos de la suspensión/análisis de tamiz | Utilice una capa/grano final más fino, aumentar el número de capas finas de lechada/estuco, mejorar la limpieza y la mezcla de la pulpa, controlar el polvo ambiental y su manipulación |
error dimensional / alabeo (distorsión por contracción) |
Funciones fuera de tolerancia, deformación después de verter/enfriar | La contracción del patrón de cera no se compensa; expansión diferencial de la carcasa; programa incorrecto de quemado/sinterización | Comparar patrón atenuado vs shell; registros de expansión térmica; CT en cáscara durante el agotamiento | Calibrar los márgenes de encerado/contracción; ajustar la compensación de expansión térmica por quemado; alterar la construcción del shell (capas de respaldo más rígidas) y estrategia de precalentamiento; incluir fijación/sujeción durante el enfriamiento |
| Cambio de núcleo / desalineación interna | Pasajes internos fuera del eje, paredes delgadas donde el núcleo se movió | Material del núcleo cerámico débil o soporte deficiente del núcleo en el ensamblaje de cera; desfase en la adhesión núcleo/inversión | Seccionar piezas o utilizar CT/rayos X; inspeccionar la resistencia y adherencia del núcleo en verde | Aumentar la rigidez del núcleo. (cambiar el aglutinante de resina o agregar soportes para coronas); mejorar las características principales de los asientos; ajustar las capas de estuco de concha para bloquear el núcleo; curar los núcleos adecuadamente |
Contaminación / recogida de carbono en metal |
Rayas oscuras, ductilidad reducida; porosidad de hidrógeno | Carbono procedente de la descomposición de ceras o revestimientos., revestimiento del crisol contaminado | Análisis de carbono/oxígeno (Leco), microestructura visual, prueba de ceniza | Utilice cera baja en cenizas; extender el agotamiento; Utilice un crisol recubierto o alternativo.; vacío/fusión inerte & derramar; mejorar la filtración y la desgasificación |
| Descantillado inducido por humedad residual / explosiones de vapor | Estallido de proyectil localizado / Reventones severos en el contacto inicial con el metal. | Revestimiento húmedo o condensado desparafinado atrapado | Medir la pérdida de peso después del secado.; Comprobaciones del sensor de humedad y secado en horno. | Conchas secas para apuntar a la humedad. (especificar en las instrucciones de trabajo), desparafinado lento y controlado, permitir un tiempo de secado adecuado, precalentar para eliminar el agua antes de verter |
12. Ambiental, Salud & Consideraciones de seguridad; reciclaje & manejo de residuos
Peligros clave
- Sílice cristalina respirable (RCS) de estuco y polvo de revestimiento: estrictamente controlado (respiradores, escape local, métodos húmedos).
- Humos del agotamiento — compuestos orgánicos combustibles; Control con ventilación y oxidantes térmicos..
- Peligros del metal fundido — salpicaduras, quemaduras; Protocolos de manipulación de EPI y cucharones..
- Peligros de metales reactivos (De, magnesio) — riesgo de incendio en presencia de oxígeno; Necesita ambientes libres de oxígeno para derretir/verter..
- Eliminación de cáscaras calientes — riesgos térmicos y químicos.
Desperdiciar & reciclaje
- chatarra normalmente se recupera y recicla: importante beneficio de sostenibilidad.
- Inversión usada se puede recuperar (separación de lodos, centrífugo) y refractario reutilizable recuperado (pero cuidado con la contaminación y las multas).
- Inversión gastada y el polvo del filtro puede clasificarse dependiendo de la química del aglutinante; administre la eliminación según las regulaciones locales.
13. Matriz de selección práctica & lista de verificación de adquisiciones
Matriz de selección rápida (alto nivel)
- Joyas / aleaciones de baja temperatura: parafina/cera microcristalina + inversión en yeso + desparafinado al vapor.
- bronce general / latón / aleaciones de cobre: mezclas de cera + revestimientos de sílice/fosfato + Se recomienda vacío o vertido inerte..
- Aleaciones de aluminio: cera + Sol de sílice/revestimientos coloidales formulados para Al. + conchas secas + atmósfera inerte o controlada + crisol adecuado (SiC/grafito con recubrimientos).
- Inoxidable, aleaciones de níquel: cera + Revestimientos de fosfato o alúmina/circón. + alta temperatura de sinterización de cáscara + fusión al vacío/inerte & filtración.
- Titanio: cera o patrón impreso + revestimiento de barrera de circonio/alúmina + derretir al vacío y verter + abrigos de barrera de circonio + crisoles especiales.
Obtención & lista de verificación de dibujo (artículos imprescindibles)
- Especificación de aleación y propiedades mecánicas/de corrosión requeridas.
- Objetivo de acabado superficial (Real academia de bellas artes) y requisitos cosméticos.
- Tolerancias dimensionales & datos críticos (identificar caras mecanizadas).
- Tipo de concha (familia inversora) y espesor mínimo de la cáscara.
- Restricciones del horario de agotamiento (Si corresponde) y ventana de temperatura de precalentamiento/vertido.
- END & aceptación (radiografía %, pruebas de presión/fugas, muestreo mecánico).
- método de fundición (gravedad / centrífugo / vacío / presión) y atmósfera derretida (aire / Argón / vacío).
- Crisol & requisitos de filtración (filtro cerámico, limitaciones del material del crisol).
- Desperdiciar & expectativas de reciclaje (recuperación de inversiones %).
- Seguridad & perfil de riesgo (cláusula de metales reactivos, necesidades de permiso).
14. Conclusión
La selección de materiales para la fundición a la cera perdida es amplia e interdisciplinaria: cada material - cera, inversión, estuco, centro, crisol y aleación: juega un papel funcional en la temperatura, interacciones químicas y mecánicas.
Elija los materiales teniendo en cuenta el Química y temperatura de fusión de la aleación., requerido acabado superficial, aceptable porosidad, y posprocesamiento.
Para aleaciones reactivas o de alta temperatura (titanio, superaleaciones de ni), invertir en inversiones especializadas (circonio/alúmina), Recubrimientos de barrera y de fusión al vacío..
Para joyería y aleaciones de baja temperatura., Las revestimientos de yeso y el estuco fino brindan un acabado y una precisión excepcionales..
Colaboración temprana entre el diseño., Los equipos de modelado y fundición son esenciales para asegurar el conjunto de materiales adecuado para obtener resultados confiables., producción de alto rendimiento.
Preguntas frecuentes
¿Cómo elijo una inversión para fundición de acero inoxidable??
Elija un enlazado con fosfato o alúmina/circón Revestimiento reforzado clasificado por encima del liquidus de su aleación y con suficiente resistencia al calor.; Requieren un programa de sinterización de la carcasa que alcance temperaturas de la carcasa de 1000 a 1200 °C antes del vertido..
¿Puedo utilizar un revestimiento de yeso normal para aluminio??
No. Las revestimientos de yeso se ablandan y se descomponen a temperaturas relativamente bajas.; El aluminio necesita revestimientos formulados para metales no ferrosos y diseñados para soportar las condiciones térmicas y químicas particulares del Al fundido..
¿Por qué las piezas fundidas de titanio desarrollan un caso alfa??
Alpha-case es una capa superficial frágil enriquecida con oxígeno causada por la reacción del titanio con oxígeno a alta temperatura..
Reducirlo mediante el uso de recubrimientos de barrera de circonio/alúmina., Aspirar atmósferas o argón y limpiar., inversiones secas.
¿Es económico recuperar la inversión??
Sí, muchas fundiciones recuperan y reciclan finos de revestimiento y material grueso mediante la separación de lodos, centrífugas y recuperación térmica.
La economía depende del rendimiento y la contaminación..
¿Qué crisol debo usar para bronce versus titanio??
Bronce: Los crisoles de grafito o SiC con revestimiento suelen funcionar.
Titanio: usar inerte, crisoles sin carbono y sistemas de fusión por inducción de crisol al vacío o en frío; los crisoles de grafito normales reaccionarán y contaminarán el Ti.
¿Cuál es el sistema refractario más rentable para piezas fundidas de aluminio??
Arena de sílice (agregar) + vaso de agua (aglutinante) Cuesta entre un 50% y un 60% menos que los sistemas de sol-circón de sílice., y el bajo punto de fusión del aluminio (615°C) evita la reacción con sílice, ideal para grandes volúmenes, piezas de aluminio de bajo costo.
Cómo reciclar cera desparafinada?
La cera desparafinada se filtra a través de una malla de 5 a 10 μm para eliminar las impurezas., calentado a 80-100°C para homogeneizar, y reutilizado de 5 a 8 veces.
La cera reciclada mantiene 95% del rendimiento del original y reduce los costos de material al 30%.
