Sep. 02, 2025
El moldeo en arena fría es un proceso de fundición utilizado para producir piezas metálicas. El molde está compuesto de arena impregnada con resina, lo que proporciona al producto final un acabado superficial de alta calidad y buena estabilidad dimensional. Los productos de moldeo en arena fría son comunes en los motores de pistón para piezas como árboles de levas, válvulas y engranajes.
El moldeo en arena fría es una forma especial de fundición de metales que presenta muchas similitudes con la fundición en arena convencional. En ambos procesos, se vierte metal fundido en un molde de arena. Sin embargo, el patrón para el moldeo en arena fría se forma utilizando una mezcla de resina y arena, que se moldea con una herramienta de molde. Esta mezcla particular mejora el acabado superficial y la exactitud dimensional de las piezas.
El moldeo en arena fría se conocía originalmente como el proceso Croning, en honor a Johannes Croning, quien patentó el proceso en Alemania. Posteriormente, el proceso pasó a conocerse como "fundición de molde en concha" o simplemente "moldeo en arena fría".
El objetivo del moldeo en arena fría es producir artículos metálicos con dimensiones más precisas y acabados superficiales superiores a los que se pueden lograr con la fundición en arena normal. Se realiza a una buena tasa de producción y con un trabajo relativamente mínimo. Estas características son importantes para piezas de alta precisión, como árboles de levas, para las cuales la fundición en arena no es lo suficientemente precisa.
El moldeo en arena fría se emplea extensamente en muchos ámbitos dentro de las industrias del petróleo y gas, aeroespacial y médica, entre otras. Su uso es más alto en la industria automotriz, donde se utiliza para: árboles de levas, cigüeñales, carcasas de rodamientos, brazos de palanca, cuerpos de válvulas y cabezas de cilindro.
El molde de concha debe ser creado primero al colocar una mezcla de arena y resina alrededor de un "patrón" calentado de la pieza y dejar que cure. El molde generalmente se compone de dos mitades. Con los patrones retirados, las dos mitades se ensamblan y el metal fundido se vierte en la cavidad y se deja enfriar. Luego, a menudo se rompe el molde para extraer la pieza metálica.
El moldeo en arena fría es un proceso de seis pasos:
El primer paso en el moldeo en arena fría es crear una parte del patrón. Esto se logra maquinando primero una herramienta de patrón de metal, generalmente de hierro o acero, en la forma de la pieza que deseas. Por lo general, cada patrón representa una mitad de la pieza; se requiere un segundo patrón para la otra mitad. Si estás fundiendo metales reactivos, el patrón deberá ser de grafito en lugar de metal. La Figura 1 es un ejemplo de una herramienta de patrón:
Se pueden utilizar muchos metales ferrosos y no ferrosos en el moldeo en arena fría. Algunos de los más comunes se enumeran y describen a continuación:
El acero al carbono es una aleación de hierro que tiene menos del 10.5% de elementos de aleación. Las calidades de acero al carbono que funcionan bien con el moldeo en arena fría incluyen: C20, C25, C30 y C45. La ventaja del moldeo en arena fría con acero al carbono es que es muy maquinable y resiste el desgaste. También es ferromagnético y altamente reciclable. Sin embargo, el acero al carbono es más susceptible a la corrosión que otras formas de acero.
El acero inoxidable contiene al menos 10.5% de cromo. El acero inoxidable fundido puede venir en varias variedades: ferrítico, martensítico, austenítico, endurecido por precipitación y acero inoxidable dúplex. Las aleaciones de acero inoxidable son más quebradizas y exhiben menos resistencia a la tracción que el acero al carbono, pero son muy resistentes a la corrosión y duraderas.
Las aleaciones de aluminio fundido incluyen: ASTM A356, ASTM A413 y ASTM 360. Pueden ser utilizadas en lugar de acero si el peso es una preocupación mayor que la resistencia. El aluminio también tiene una gran conductividad. Sin embargo, no es tan fuerte como el acero y se considera menos sostenible porque el proceso de refinación genera más gases de efecto invernadero.
Las calidades de acero aleado que se funden utilizando el moldeo en arena fría incluyen: 20Mn, 45Mn, ZG20Cr, 40Cr, 20Mn5, 16CrMo4, 42CrMo, 40CrV, 20CrNiMo, GCr15 y 9Mn2V. Cada aleación tiene características únicas. Los aceros aleados varían en densidad, resistencia a la corrosión, resistencia, costo y resistencia a temperaturas.
El cobre es un metal ligero y dúctil que puede ser fundido usando el moldeo en arena fría. Todas las aleaciones a base de cobre son adecuadas para la fundición, con excepción de las de latón. El uso de cobre es ventajoso en aplicaciones que requieren conductividad, maquinabilidad, ductilidad o resistencia a la corrosión. Sin embargo, las aleaciones de cobre pueden ser costosas y más débiles que el acero.
Los aceros de baja aleación se definen como acero con menos del 8% de contenido de aleación. Los aceros de baja aleación son muy similares a los aceros al carbono, pero son más endurecibles. Se valoran porque son económicos y tienen un buen rendimiento en la mayoría de los entornos de ingeniería ordinarios.
Algunas herramientas de patrón son complejas y tardan mucho en producirse. Una vez que tienes el patrón en mano, la parte más lenta del proceso de moldeado es el enfriamiento. Dependiendo de tu proceso de automatización y del tamaño y complejidad del molde, puedes producir entre 5 y 50 piezas en una hora.
El moldeo en arena fría es mucho más preciso que la mayoría de los procesos de fundición. Aunque es similar a la fundición en arena, el uso de resina como aglutinante mejora el acabado superficial del patrón de arena. Este alto acabado superficial de calidad se transfiere a la pieza final, logrando un mejor acabado y tolerancias dimensionales más ajustadas.
El moldeo en arena fría generalmente cuesta alrededor de $0.25-0.30/kg. Esto es más caro que la fundición en arena regular porque la arena impregnada con resina es más costosa que la arena de fundición ordinaria. La necesidad de más equipo para curar la mezcla de resina y arena contribuye a un precio final más alto.
El costo relativo depende del volumen de producción. El moldeo en arena fría es más barato que la fundición a presión para pequeñas series de producción. Esto se debe a que la fundición a presión requiere un molde reutilizable costoso, mientras que la arena y la resina del moldeo en arena fría son mucho más simples. Sin embargo, a medida que aumenta el volumen de producción, la fundición a presión se vuelve más económica, ya que el costo de la herramienta se reparte entre más piezas. El moldeo en arena fría, por su parte, continúa requiriendo arena y resina nuevos para cada lote.
Automatizar el proceso de moldeo en arena fría puede ser una gran ventaja porque minimiza los costos laborales. Otras ventajas del moldeo en arena fría son:
Los sistemas de colada a menudo son necesarios para que el proceso de fundición funcione sin problemas, pero son costosos y generan material residual adicional. Otras desventajas del moldeo en arena fría incluyen:
El moldeo en arena fría tiene una extensa lista de aplicaciones en diferentes industrias. Las piezas generalmente pesan menos de 20 kg y son, por lo tanto, relativamente pequeñas. Ejemplos de productos moldeados en arena fría son:
La vida útil de los productos moldeados en arena fría depende en gran medida del material y la aplicación. Por ejemplo, los árboles de levas, cigüeñales y cajas de engranajes, que se utilizan en automóviles y otros vehículos de motor de pistón, tienden a durar más que sus propios vehículos. Estas piezas pueden estar en servicio durante miles de horas durante décadas sin fallos.
En comparación con otros procesos de fundición, el moldeo en arena fría produce acabados de alta calidad y tolerancias dimensionales impresionantes. La longevidad de los productos de moldeo en arena fría, su resistencia al desgaste, resistencia al calor y otras características de rendimiento dependen principalmente de los metales utilizados en el proceso de moldeo.
Sí, los productos de moldeo en arena fría son duraderos. Esto se debe en parte al bajo número de defectos superficiales. Casi todas las grietas y corrosión comienzan o se aceleran con la presencia de un defecto. Por lo tanto, el acabado de alta calidad del moldeo en arena fría resulta en buena durabilidad.
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Contenido destacado:Los moldes de concha están hechos de arena impregnada de resina, lo que resulta en una cara de unión más suave entre la herramienta y el metal fundido. La fundición en arena no utiliza tal resina, por lo que las piezas resultantes tienen acabados superficiales de menor calidad. Además, en la fundición en arena, la arena llena todo el recipiente de la herramienta, mientras que en el moldeo en arena fría la concha está rodeada de metal en un recipiente.
Para el moldeo en arena fría, la arena y la resina se colocan sobre un par de patrones masculinos y se curan. Las mitades de molde resultantes se ensamblan en un molde completo en el que se puede verter el metal fundido. En la fundición de inversión, se inyecta cera en una herramienta de patrón de molde femenino para crear un replica de la pieza. La cera solidificada se sumerge luego en arena o yeso, y después se derrite, dejando un molde hembra para que el metal fundido sea vertido. El moldeo en arena fría produce formas más fuertes y más intrincadas, mientras que la fundición de inversión permite paredes más delgadas y produce un acabado de mayor calidad.
Este artículo presentó el moldeo en arena fría, explicó cómo funciona y discutió sus ventajas. Para aprender más sobre el moldeo en arena fría, contacte a un representante de Xometry.
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En su esencia, una política de sostenibilidad es el compromiso de una organización con prácticas y estándares para cumplir con sus obligaciones legales y con las responsabilidades sociales y ambientales más amplias. Esto incluye delinear cómo una empresa tiene la intención de promover operaciones ambientalmente responsables, mitigar su impacto y contribuir positivamente al medio ambiente y la sociedad. Compromete a una organización a centrarse en los increíbles desafíos que enfrenta a escala global y cuál será su respuesta a cuestiones como la seguridad energética y el cambio climático, el agotamiento de los recursos naturales, la escasez de agua y los derechos humanos. Una política de sostenibilidad realista y orientada a la acción es ahora un elemento crítico de la estrategia empresarial general de una compañía y puede apoyar tanto el crecimiento a largo plazo como la rentabilidad.
Si tomamos como ejemplo el asunto relacionado con la sostenibilidad de la descarbonización, todas las empresas en el Reino Unido tendrán que implementar medidas sostenibles para alcanzar el objetivo del gobierno de llegar a emisiones netas cero. De manera realista, la única forma de lograr esto es implementando una política de sostenibilidad que apoye objetivos a corto, medio y largo plazo; por eso creemos que toda organización necesita una.
Muchas empresas ya se centran en reducir su huella de carbono mediante la implementación de medidas sostenibles como:
Elegir suministros de electricidad renovable y gas verde
Reducir el uso de plásticos
Convertirse en un 'prosumidor' generando la energía que utilizan
Introducir iluminación y controles LED
Participar en proyectos de compensación de carbono
En una investigación* que realizamos recientemente, fue alentador descubrir cuántas grandes empresas entendían las emisiones netas cero y tenían un plan de sostenibilidad para lograrlo. De 524 tomadores de decisiones senior en el Reino Unido:
El 97% entendía las emisiones netas cero
El 73% tiene un plan de emisiones netas cero
La razón de estos números son los beneficios tangibles que la sostenibilidad aporta a un negocio. Aquí hay siete de ellos.
1. Uso reducido de energía. Medidas relativamente simples pueden aumentar la eficiencia energética y reducir el uso de energía, por ejemplo, mediante la sustitución de equipos obsoletos.
2. Ahorro de costos gracias a la reducción de desechos. Un gran ejemplo de esto es reutilizar: ¿por qué comprar algo nuevo si ya lo tienes?
3. Aumento de la base de clientes. Alcanzar emisiones netas cero y mitigar el cambio climático es cada vez más importante para los clientes e influye en a quién están dispuestos a comprar.
4. Atraer a inversores. Muchos inversores ahora colocan la sostenibilidad en el núcleo de su estrategia de inversión, lo que significa más oportunidades financieras para las empresas con un plan de sostenibilidad.
5. Posición como líder de mercado innovador. Las empresas ahora se clasifican en función de sus objetivos de sostenibilidad; solo tenemos que considerar el Índice de Sostenibilidad Dow Jones para ver cómo la sostenibilidad ambiental puede mejorar la marca de una organización.
6. Mayor resiliencia. Una política de sostenibilidad realista ayudará a proteger a un negocio de regulaciones futuras más estrictas. También complementa los requisitos de cumplimiento de negocios grandes, como el Informe Eficiente de Energía y Carbono (SECR).
7. Compromiso. El desarrollo de una política de sostenibilidad es una gran oportunidad para involucrar a las partes interesadas internas y externas de un negocio.
Ya tienes tu nueva política; ahora el enfoque debe girar hacia su implementación. Todos usamos la palabra 'viaje' con bastante frecuencia, pero en términos de implementar tu plan de sostenibilidad, exactamente así es como debes pensar. Es una acumulación de esfuerzos que te ayudarán a alcanzar tu destino, ya sea cumplir con el objetivo del gobierno de emisiones netas cero o reformar tu proceso de producción para que sea más ecológico.
Comienza desde el principio con pequeñas mejoras que pueden generar grandes triunfos, por ejemplo, facilitar el reciclaje en la oficina, reducir el plástico de un solo uso en toda la empresa o utilizar suministros de menor carbono a través de Shell Energy como un buen primer paso.
Si buscas más detalles, visita amablemente Máquina de Fabricación de Bases Shell.
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