Diseñado por Amado Crisógono Castro ChontaPerú- Lima, 2013

FUNDICIÓN A LA CERA PERDIDA

Universidad Ricardo PalmaEscuela Académico Profesional de Ingeniería

Industrial

Facultad de Ingeniería

Profesor:

Amado Crisógono Castro Chonta

Curso:

Procesos de Manufactura I

Laboratorio Nº 2

1. Objetivos

Conocer las técnicas del proceso de manufactura y las condiciones de operación de fundición a la cera perdida.

Conocer las ventajas y debilidades de este proceso de manufactura. Conocer sus aplicaciones e importancia en la industria.

2. Fundamento teórico.

Las técnicas del proceso de fundición a la cera perdida es uno de los más antiguos métodos conocidos por el hombre. Este proceso industrial de fundición a la cera perdida se desarrolló en los años 1940-50 para obtener molduras de precisión para las industrias aeroespaciales y del automóvil. El proceso es único, por razón de su habilidad para generar una pieza con un elevado grado de exactitud dimensional y acabado superficial, a la vez que una libertad ilimitada en cuanto al diseño y al tamaño.

Tomando en cuenta que la primera fase consiste en realizar un modelo de la escultura en arcilla que se recubrirá con una fina capa de cera; este modelo se recubre a su vez con arcilla líquida o yeso, o cualquier otra sustancia refractaria y se deja endurecer. Cuando se ha secado, se practica un orificio en la pared superior y otro en la inferior. Luego se lleva al horno eléctrico donde la cera se evapora y sale por los orificios practicados, dejando un espacio libre, que tiene la forma del modelo. Luego se rellena con la colada de bronce o cualquier metal fundido que se vierte por el orificio superior. Una vez enfriado el metal, se rompe la capa exterior de arcilla. Si se desea obtener una escultura que no sea maciza, debe utilizarse un alma interior también de materia refractaria, como la arena.

3.

Materiales y equipos a utilizar:Diseñado por Amado Crisógono Castro Chonta

Modelo de metal y de cera. Arcilla refratária o yeso, cilindro de metal (solidificación)

Máquina de centrifugación e inyectora de cera.

Horno eléctrico.

4. Detalles de la parte experimental

A este proceso también llamado proceso de Micro fusión con la que se puede lograr la producción de piezas iguales a partir de un modelo original.

Este proceso consiste en modelar un modelo de cera, por ejemplo la caja de un reloj, una platina, un puente o cualquier elemento que se quiera producir. A este modelo de cera se une una especie de bebedero o árbol de cera y luego se recubre de arena refractaria que se solidifica dentro de un cilindro de metal. Una vez que ha fraguado se introduce en un horno eléctrico en una posición que permita que por la temperatura se evapore la cera y el bebedero de cera, formando un patrón dentro del cilindro de la arena refractaria. En vez de arena se puede utilizar yeso, en este caso es necesario eliminar el aire por la operación de vació.

Entonces este cilindro se introduce en una máquina de centrifugación donde se funde el metal a rellenar en el patrón de arena refractaria. Cuando se llega a la temperatura de fusión del metal, la máquina introduce por inyección o centrifugación el metal en fase líquida y conforma el patrón del cilindro.

Diseñado por Amado Crisógono Castro Chonta

Una vez enfriado se realiza el desmoldeo introduciéndolo en una poza de agua, se retira el producto fundido, se pule y ya está lista la pieza que previamente se modeló.

Este proceso se puede dividir en 5 etapas diferentes:

Matriz

El proceso comienza con la fabricación del modelo. Esta puede ser simple, de una figura operada manualmente hasta una matriz multicavidad operada en forma semiautomática. La matriz es el primer "negativo" donde se obtiene el primer "positivo" o modelo de cera.

Puede ser cualquier pieza existente o fabricarse uno para este objeto. Puede hacerse directamente en metal o ser tallado en cera, y posteriormente sacar esta Matriz en metal.

A partir de este Máster, se hace un molde de hule. El método más común consiste en forrar el máster con un hule especial, centrarlo dentro de un marco metálico y colocarlo en una prensa vulcanizadora. Después del vulcanizado, se retira el hule y usando una técnica simple se corta en dos partes el molde.

Inyección de Cera

En la matriz se inyecta la cera con el objetivo de obtener un modelo con su correspondiente colada (material fundido) por cada pieza que se desea obtener.

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La inyección de cera se hace con una máquina especial “inyectora de cera”, la que posee un reservorio para la cera. Esta provista de un regulador de temperatura adecuada para la Inyección, a la inyectora se le aplica en su interior aire a presión con el objeto de que la cera fundida pueda ser extraída de esta.

En su exterior tiene una válvula donde se ponen los moldes para llenarlos con cera. Una vez fría la cera, se abre el molde y se saca la pieza reproducida, repitiendo el ciclo hasta obtener la cantidad de piezas requeridas. Sobre una base de goma se pone un eje de cera y ser arma un árbol con las piezas, soldando con un cautín o espátula caliente, las diferentes piezas de cera al eje

Investido

Sobre la base de goma con su árbol de cera se monta un cilindro de acero llamado cubilete. Después se prepara el Investimento, es un yeso refractario que se mezcla con agua. Se llena el cubilete con el árbol, quedando este totalmente cubierto con Investimento, se pone en una máquina de vacío para eliminar las burbujas de aire.

Horneado

Una vez solidificado el investimento, es necesario hacerle un proceso térmico (“cocido”) al cubilete o cilindro, que consiste en ponerlo en un horno especial para sacar o quemar la cera y calentar el Investimento por algunas horas a la temperatura adecuada para hacer la colada de metal.

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Fusión

El proceso de vaciado de metal se hace en una máquina de vacío o en máquinas centrífugas. La merma o perdida de metal en el proceso de fundición es de aproximadamente de 1,7 a 2,0% por kg de plata fundida cuando se trabaja con soplete de gas propano y oxígeno.

Este proceso consiste en poner el cilindro caliente en el estanque de la máquina que produce vacío, se vierte el metal líquido en la cavidad dejada por la cera y el vacío “succiona” al metal hacia el interior del cilindro. Al enfriarse se retira el investimento ya inservible, se cortan las piezas del árbol y comienza otra etapa, el proceso de acabado terminando a mano o a máquina. En resumen este es el proceso de manufactura forma de micro fusión a la cera perdida.

Como resultado práctico, se ha transformado el árbol de cera en un árbol de metal. Este metal puede ser oro, plata u otro metal.

5. Cuestionario

1. Hacer un DOP del proceso de manufactura de fundición a la cera perdida y explicar cada operación.

2. ¿Hacer una ilustración esquemática de la secuencia de operaciones para la fundición a la cera perdida?

3. ¿En qué ramas de la industria se puede aplicar con ventaja esta tecnología?

4. ¿Qué productos o instrumentos o piezas se fabrican por este proceso de manufactura de fundición?

5. ¿Qué avances tecnológicos han podido incursionar en esta tecnología?

6. ¿Cuáles son los fundamentos básicas de la fundición a la cera perdida?

7. ¿Cómo se llama la pieza que se coloca en el molde? Explicar su finalidad.

8. Explicar las ventajas y debilidades de este proceso de manufactura de fundición a la cera perdida.

9. Explicar las tolerancias que debe aplicarse al modelo de cera para obtener la pieza que se desea.

10. Presentar tres videos nuevos para producir piezas metálicas por el proceso de manufactura de la cera perdida.

11. ¿Se podrá manufacturar piezas pequeñas y grandes en volumen y masa por este proceso? Sustentar su explicación.

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6. Bibliografía

http://www.raulybarra.com/notijoya/ archivosnotijoya5/5microfusion_joyeria.htm

http://www.fundalum.com.ar/cortecolada.htm

www.susoleon.com/.../Escultura_en_bronce.html

R.L. Timings, “Tecnología de la fabricación”, Editorial Alfaomega, año 2001.

“Manufactura, ingeniería y tecnología, S. Kalpakjian y S.R. Schmid. Editorial Pearson, 5ª edición, 2008.

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