Microfusión cera perdida parámetros
La microfusión a la cera perdida es un proceso de fundición de precisión en el que un modelo de cera, plástico o material similar se recubre con un molde cerámico refractario. El molde se calienta para eliminar la cera (pérdida de cera) y se precalienta a aproximadamente 1000 °C / 1832 °F para eliminar residuos y endurecer el aglutinante cerámico. Posteriormente se vierte metal fundido en la cavidad del molde, que replica fielmente la forma original. El proceso permite obtener geometrías complejas, tolerancias estrechas y buenos acabados superficiales sin necesidad de ángulos de desmoldeo. La colada puede realizarse por gravedad, presión o vacío, dependiendo de la configuración del molde y del material.
Parámetros operativos
Sección titulada «Parámetros operativos»Los parámetros de proceso varían con el material a fundir, pero existen valores típicos generales que se resumen a continuación. El molde cerámico siempre se precalienta antes de la colada para asegurar el llenado completo y la eliminación de gases.
| Parámetro | Valor típico |
|---|---|
| Temperatura de precalentamiento del molde | 1000 °C / 1832 °F |
| Espesor mínimo de pared (aleaciones de fácil colada) | 0.5 – 1.0 mm / 0.020 – 0.040 in |
| Rango de peso habitual de las piezas | 200 g a 8 kg / 7 oz a 15 lb |
| Peso máximo alcanzable | 35 kg / 80 lb |
| Longitudes típicas de pieza | Desde pocos milímetros hasta aproximadamente 500 mm / 20 in (según configuración) |
| Método de colada | Gravedad, presión o vacío en función de la permeabilidad del molde |
Parámetros de colada por material
Sección titulada «Parámetros de colada por material»La temperatura de vertido del metal y el espesor mínimo se ajustan según la aleación. Los valores siguientes son representativos de condiciones normales de producción.
| Material | Temperatura de colada | Espesor mínimo de pared típico | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Aleaciones de aluminio | 700 – 760 °C / 1290 – 1400 °F | 0.5 – 1.0 mm / 0.020 – 0.040 in | Excelente colabilidad; se obtienen piezas ligeras y paredes finas. |
| Bronces y latones | 950 – 1150 °C / 1740 – 2100 °F | 0.5 – 1.0 mm / 0.020 – 0.040 in | Buena reproducción de detalles; se usan en aplicaciones artísticas e industriales. |
| Aceros inoxidables | 1450 – 1600 °C / 2640 – 2910 °F | 1.0 – 1.5 mm / 0.040 – 0.060 in | Requieren atmósfera controlada o vacío parcial para evitar oxidación. |
| Aceros para herramientas | 1400 – 1500 °C / 2550 – 2730 °F | 1.0 – 1.5 mm / 0.040 – 0.060 in | Gran resistencia al desgaste; se emplean moldes cerámicos de alta refractariedad. |
| Superaleaciones base níquel/cobalto (Hastelloy, Stellite) | 1350 – 1500 °C / 2460 – 2730 °F | 1.0 – 2.0 mm / 0.040 – 0.080 in | Aptas para álabes de turbina y componentes de alta temperatura; colada frecuentemente al vacío. |
| Metales preciosos (oro, plata) | 1000 – 1200 °C / 1830 – 2190 °F | 0.3 – 0.5 mm / 0.012 – 0.020 in | Se prestan a geometrías muy finas; el proceso permite recuperar la cera. |
Además de los materiales listados, es posible microfundir vidrio, aunque este caso excede el ámbito típico de la fundición metálica.
Tolerancias dimensionales
Sección titulada «Tolerancias dimensionales»La tolerancia habitual en microfusión se expresa como porcentaje de la cota nominal. Para piezas de tamaño medio se consigue un ±0.5 % de la longitud, pudiendo reducirse hasta ±0.15 % en dimensiones pequeñas y con control riguroso del proceso. Estos valores corresponden aproximadamente a grados de tolerancia IT9-IT12 según ISO 286, aunque el proceso puede alcanzar IT7-IT8 en condiciones optimizadas.
La tabla siguiente ilustra la tolerancia lineal para distintas longitudes nominales típicas.
| Dimensión nominal | Tolerancia típica (±0.5 %) | Tolerancia ajustada (±0.15 %) |
|---|---|---|
| 25 mm / 1 in | ±0.125 mm / ±0.005 in | ±0.038 mm / ±0.0015 in |
| 50 mm / 2 in | ±0.25 mm / ±0.010 in | ±0.075 mm / ±0.003 in |
| 100 mm / 4 in | ±0.5 mm / ±0.020 in | ±0.15 mm / ±0.006 in |
| 200 mm / 8 in | ±1.0 mm / ±0.040 in | ±0.3 mm / ±0.012 in |
Las tolerancias pueden ser más amplias en zonas cercanas a la entrada de metal o en detalles muy finos. Se recomienda consultar con el fundidor la capacidad específica para la geometría objetivo.
Acabados superficiales
Sección titulada «Acabados superficiales»El acabado superficial depende directamente del método de ligante utilizado en el recubrimiento cerámico. Se distinguen dos variantes principales: el proceso con silicato sódico (vidrio soluble) y el proceso con sol de sílice. Este último produce superficies más lisas pero tiene un costo mayor.
| Método de ligante | Rugosidad superficial (Ra) |
|---|---|
| Silicato sódico (vidrio soluble) | 3.2 – 6.3 µm / 125 – 250 µin |
| Sol de sílice (silica sol) | 1.6 – 3.2 µm / 63 – 125 µin |
Los valores indicados corresponden a la condición “tal como se funde”, sin operaciones adicionales de pulido o granallado. Para acabados más finos que Ra 1.6 µm es necesario pulido mecánico o electropulido posterior.
Materiales aplicables
Sección titulada «Materiales aplicables»La microfusión admite una amplia gama de metales y aleaciones, incluyendo aquellos difíciles de mecanizar.
- Aleaciones ligeras: aluminio y sus aleaciones (Al-Si, Al-Cu), magnesio (menos frecuente).
- Aleaciones de cobre: bronces, latones, alpaca.
- Aceros: aceros al carbono, aceros inoxidables (austeníticos, ferríticos, dúplex), aceros para herramientas de temple al aire o al aceite.
- Superaleaciones: base níquel (Hastelloy, Inconel), base cobalto (Stellite), resistentes a altas temperaturas y corrosión.
- Metales preciosos: oro, plata, platino, utilizados en joyería y odontología.
- Aleaciones especiales: titanio (con atmósfera controlada), aleaciones de cobalto-cromo para implantes médicos.
Gracias a la copia exacta del modelo, se pueden incorporar detalles como logotipos, estriados o engranajes directamente en la pieza fundida.
Ventajas y limitaciones
Sección titulada «Ventajas y limitaciones»| Ventajas | Limitaciones |
|---|---|
| Excelente precisión dimensional (±0.5 % de la cota) y repetibilidad. | Coste elevado del utillaje y del molde cerámico, especialmente para series cortas. |
| Acabado superficial bueno, sin línea de partición. | Ciclo de fabricación largo (varios días) debido a la construcción del molde por capas. |
| Capacidad para formas internas complejas y contrasalidas sin necesidad de machos desmontables. | Limitación de tamaño: las piezas raramente superan los 35 kg / 80 lb. |
| No se requieren ángulos de desmoldeo. | La necesidad de precalentar el molde a 1000 °C puede condicionar la elección del refractario. |
| Amplia variedad de materiales, incluidos aquellos de difícil maquinabilidad. | El mecanizado posterior puede ser necesario para eliminar las marcas de los bebederos y lograr tolerancias más finas. |
| Permite concentrar varios componentes en una sola pieza (reducción de ensamblajes). | Proceso intensivo en mano de obra y con consumibles (cera, lodo refractario). |
Guía de selección
Sección titulada «Guía de selección»La microfusión a la cera perdida es la opción preferente cuando se requiere:
- Geometría tridimensional compleja con cavidades internas, álabes, o formas que no pueden desmoldearse.
- Excelente acabado superficial y tolerancias estrechas sin labores secundarias.
- Materiales difíciles de mecanizar (superaleaciones, aceros endurecibles).
- Series medias o grandes donde el coste de utillaje se amortiza; para piezas únicas existen alternativas como la impresión 3D directa en metal, aunque con prestaciones diferentes.
Si la rugosidad superficial requerida es inferior a Ra 1.6 µm / 63 µin, se debe elegir el proceso de sol de sílice o añadir un paso de acabado. Si las piezas son de gran tamaño (>35 kg) o las paredes requieren espesores superiores a 10 mm, otros procesos (fundición en arena, forja) pueden ser más económicos.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Qué tolerancias dimensionales puedo esperar en una pieza microfundida?
Sección titulada «¿Qué tolerancias dimensionales puedo esperar en una pieza microfundida?»La tolerancia típica se sitúa en ±0.5 % de la cota, equivalente a ±0.125 mm en una dimensión de 25 mm, y puede llegar a ±0.15 % (≈±0.038 mm en 25 mm) para piezas pequeñas con control riguroso del proceso.
¿Cuál es el espesor mínimo de pared alcanzable?
Sección titulada «¿Cuál es el espesor mínimo de pared alcanzable?»Se pueden lograr espesores de pared de entre 0.5 mm / 0.020 in y 1.0 mm / 0.040 in en aleaciones de fácil colabilidad como aluminio y bronces; para aceros y superaleaciones la pared mínima práctica es de 1.0 mm / 0.040 in.
¿Qué rugosidad superficial se obtiene tal como se funde?
Sección titulada «¿Qué rugosidad superficial se obtiene tal como se funde?»La rugosidad promedio Ra varía entre 1.6 µm / 63 µin (sol de sílice) y 6.3 µm / 250 µin (silicato sódico), dependiendo del sistema de ligante empleado.
¿Por qué se precalienta el molde a 1000 °C?
Sección titulada «¿Por qué se precalienta el molde a 1000 °C?»El molde se precalienta a aproximadamente 1000 °C / 1832 °F para eliminar cualquier residuo de cera, endurecer definitivamente el aglutinante cerámico y garantizar que el metal fundido llene las secciones delgadas sin solidificar prematuramente.
¿Qué peso máximo puede tener una pieza microfundida?
Sección titulada «¿Qué peso máximo puede tener una pieza microfundida?»Las piezas pueden pesar desde pocos gramos hasta 35 kg / 80 lb, aunque el rango habitual de producción está entre 200 g y 8 kg / 7 oz y 15 lb.
¿Qué materiales no ferrosos se microfundi comúnmente?
Sección titulada «¿Qué materiales no ferrosos se microfundi comúnmente?»Además del aluminio y los bronces, se microfundi superaleaciones base níquel como Inconel y Hastelloy, aleaciones de cobalto como Stellite, y metales preciosos (oro, plata, platino) con excelente fidelidad de detalles.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/machine-processes-tolerance-grades-d_1367.html
- efunda.com: https://www.efunda.com/processes/metal_processing/invest_casting.cfm
- manufacturingguide.com: https://www.manufacturingguide.com/en/lost-wax-casting