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Tecnología De Punta En Alimentación Para Procesos Avanzados De Colado


STANLEY FOREHAND | Fall 2020
Reprinted with permission from Simple Solutions That Work!
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PUNTOS SOBRESALIENTES DEL ARTÍCULO:

  1. Alimentadores manufacturados mejoran procesos, productividad y costos
  2. Los muchos avances nuevos en los procesos de fundición explicados

 

Ha sido una práctica común durante muchos años utilizar montantes exotérmicos y adiabáticos, tanto en forma de copa como de manga. Progresivamente, a lo largo de las últimas tres décadas, las fundiciones mejoraron su productividad al aumentar la cantidad de piezas por molde. Este cambio económico dio trajo aparejada una mayor complicación para posicionar los sistemas de alimentación en la placa patrón.

Esta reducción en los tamaños de mazarotas y la reducción de las áreas de contacto convirtió en un desafío mantener la performance de la alimentación. Siguen desarroll´ndose avances en soluciones manufacturadas para hacer frente a estos desafíos al ayudar a alimentar de manera más balanceada, con mayor productividad y a menor costo, a la vez manteniendo la calidad de las piezas fundidas

Los materiales aislantes, compuestos exotérmicos, resinas especializadas y la ingeniería de diseño, todos contribuyen para la performance del montante. Las variantes del producto en su conjunto crean la performance óptima y se diseñan específicamente para cada aplicación en particular. Para apreciar el valor que traen estas innovaciones para aplicaciones avanzadas, vamos a resaltar lo más significativo.

Ingeniería de Materiales – estas soluciones para alimentadores comienzan con el desarrollo y la innovación en los materiales para crear las propiedades necesarias para una obtener una reacción exotérmica sostenida o una condición altamente adiabática. Estos materiales, combinado con ingeniería de diseño y las propiedades de los corazones soplados, permiten las innovaciones y avances tecnológicos para solucionar la alimentación de la pieza colada. Ya sean provistos por terceros o fabricados localmente, estos materiales de diseño se utilizan para asegurar la performance, calidad y consistencia a la vez que mantienen bajos los costos de materia prima. Estos materiales también mantienen al sistema de moldeo libre de flúor y materiales extraños.

Sistema de Corazones Rígidos – es clave para la fundición combinar estos materiales de diseño con las ventajas de utilizar alimentadores de geometrías rígidas con la tecnología de resinas BioCure para caja fría con resina Uretánica. Estas formas tienen una precisión dimensional consistente, superficies suaves y alta resistencia a la tracción para usar con ferrosos y no ferrosos incluso con almacenamiento prolongado. Luego de su uso, los componentes de la resina ligante se descomponen por completo con calor y no afectan al sistema de moldeo en arena.

Innovación en el Diseño La cima de la tecnología es considerar el diseño en cada tipo de geometría de alimentación. Por ejemplo, la incorporación de una partición central diseñada en los alimentadores Tipo EK T para producir un Modulus mayor con un tamaño menor sin efectos adversos en la performance de la alimentación mientras que se aumenta el rendimiento. Los montantes Compact tienen formulaciones altamente exotérmicas con paredes más gruesas para utilizar una demanda menor, en posiciones circunscritas para atacar especialmente áreas de contracción (o rechupes) localizados.

Para técnicas de colado avanzadas, los Tele-feeder demostraron ser más beneficiosos que los sistemas tradicionales de alimentación. El principio es su singular diseño, utilizado en moldes con partición horizontal, permite que la sección superior se deslice sobre la sección inferior de manera telescópica durante el proceso de compactación, minimizando la presión en la sección inferior y evitando cualquier quiebre. Esta compresión de la sección superior lleva a una compactación adicional de la arena de moldeo en las áreas de transición entre el montante y la pieza, precisamente las zonas en donde podría ocurrir una compactación pobre de la arena con otros sistemas de alimentación. El sistema de dos piezas puede usarse también para optimizar aún más la performance del montante. A la parte superior se le da una geometría que aumente el Modulus, mantiene menos líquido que los montantes tradicionales. La parte inferior mantiene líquido al metal dentro del montante y extiende su tiempo de solidificación en mayor grado que los montantes sin cuello de alimentación usando materiales exotérmicos. Los contactos ovalados y redondos de los Tele-Feeder se diseñan para permitir el acceso a superficies escondidas cerca de los puntos calientes (hot spots). Estos diseños permiten ubicar el montante donde su eficiencia es la mayor y resulta clave para alcanzar los requerimientos actuales de las piezas fundidas. Flexibilidad para usar diferentes fórmulas exotérmicas, específicas a la aplicación particular y calor exotérmico crítico en el área del cuello, el corazón del llenado; distinguen a los Tele-Feeder por sobre los otros montantes y alimentadores disponibles en el mercado.

Aplicación en Aluminio – Los mismos TeleFeeder se están utilizando ahora para Aluminio y otros metales no ferrosos, en procesos con moldeo automático en verde. Al aplicar los diseños telescópicos y cambiar la fórmula a adiabático, se encuentran resultados beneficiosos para la pieza de aluminio. La sección baja puede modificarse para satisfacer los requerimientos de alimentación mientras que se contribuye a la facilidad de remoción del montante luego. Como en las aplicaciones para ferrosos, se diseña al tele-feeder para que se desmorone y no se aplaste bajo la presión del moldeo automático. La tecnología tele-feeder para piezas de aluminio ofrece una alimentación de metal para eliminar las zonas solidificadas muy rápidamente y obtener piezas idóneas.

Inserto de Alimentación Lateral – Este nuevo montante lateral es una solución diseñada para permitir el llenado de una sección transversal donde el área caliente no sea accesible con un montante en arena colocado en el molde. El nuevo alimentador lateral de una sola pieza se moldea en la placa patrón, sino que, en su lugar se lo inserta dentro del molde con la colocadora de corazones. Permite que se lo coloque en cualquier área de la pieza y permite ensayos y modificaciones. El tiempo de ciclo en una máquina automática permanece igual, sin demoras y agrega un componente muy valioso al proceso de solidificación.

El montante funciona para piezas fundidas en las que se pueda colocar la alimentación lateral en la partición del molde. Al mismo tiempo, libera espacio adicional en la placa patrón para más impresiones del estado real existente lo cual nos da tiempo de ventaja y mejoras productivas.

Dadas sus propiedades exotérmicas, la eficiencia de esta tecnología es mucho mayor que los montantes de arena. Como se precisa menos cantidad de masa, actualmente es posible producir más piezas con el mismo volumen de producción, incrementando el rendimiento.

Otra ventaja es que la geometría del alimentador nos brinda una solidificación direccionada. Al mismo tiempo se optimiza el área de contacto entre el alimentador y la pieza colada. Esto facilita el quiebre de los montantes achicando significativamente los costos de acabado de las piezas. Además, dos pequeños orificios proveen una excelente ventilación durante el colado reduciendo el potencial de defectos por gas.

Copas de Colado Filtradas o FPC – Recientemente introducidas al mercado, esta innovación ofrece ventajas sobre los canales de colado de fibra o cáscara y los bacines. Los FPC se fabrican por soplado en caja fría y nos dan dimensiones exactas y repetibles con un material aislante patentado y fabricado en casa que suministra propiedades mejores que los materiales aislantes existentes. Asegurarse un bacín de colado limpio con un filtro poroso incorporado ahorra tiempo a la vez que resguarda al metal de la contaminación. Adicionalmente, el FPC tiene la ventaja de poder extender el bacín de alimentación por fuera del molde, ya sea de arena en verde o autofraguante, en las aplicaciones donde se necesite altura extra para presión o para aumentar la flexibilidad de los diseños posibles de la placa patrón.

Colado Directo con Diseño Ahusado – Otro producto innovador recientemente introducido al mercado es el de Colado Directo con ahusamiento Inverso. La combinación de llenado con filtrado en un mismo producto ofrece oportunidades para cuidar su placa patrón promoviendo a la vez metal limpio, mayor rendimiento y calidad de la pieza fundida. La unidad Direct Pour (de colado directo) se compone de una combinación de manga adiabática con filtro incorporado. Su diseño de ahusado lo vuelve ideal para aplicaciones con moldeo automático de arena en verde.

Corazones de Contorno a Medida – Completamente adaptable al diseño del cliente, los corazones de contorno brindan área de alimentación extendida mediante las formas de los corazones que arman la superficie de la pieza fundida usando un material exotérmico, creando de manera efectiva un mayor gradiente del Modulus debajo del alimentador. Facilitan una opción para áreas que se posean limitaciones espaciales debido a la altura o forma de la pieza a colar. Al cambiar la fórmula, se comporta como un corazón enfriador entregando una cantidad moderada de enfriamiento que se corresponde con la superficie.

Los sistemas de alimentación son fundamentales dentro del panorama general de procesos de fabricación avanzados, para producir una pieza robusta y confiable a menor costo; ya sea para moldeo en vertical u horizontal, en verde o autofraguante o procesos de moldeo en molde semi permanente. Con innovaciones tanto en diseño como en ingeniería de los materiales, cada una de las soluciones ofrece un enfoque singular y que añade flexibilidad para estar a la altura de las necesidades actuales de diseño de procesos de fundición avanzados.