What Are The Common Types Of Metal Casting Process In Engineering and Industry?

Summary

El proceso de fundición de metales es una técnica antigua que se utiliza para crear piezas a partir de metales derretidos vertidos en moldes. Se divide en dos grupos principales: moldes desechables y moldes no desechables. Se discuten varios tipos de fundición, como la fundición de arena, molde de mortero, molde de capa y fundición por centrifugación, cada uno con sus ventajas y desventajas en términos de calidad, costo y complejidad de las piezas.

Takeaways

• ⚒️ El proceso de fundición de metal es una técnica antigua utilizada para crear piezas a partir de metales fundidos que se enfrían en un molde de la forma deseada.
• 🐸 El primer objeto fundido conocido es una rana de cobre del año 3200 a.C. encontrado en Mesopotamia, en la actual Iraq.
• 🏺 Durante la Edad del Bronce, la fundición de metal se hizo muy popular, utilizando bronce, una aleación más fuerte y fácil de trabajar que el oro.
• 🔩 La fundición de metal se divide en dos grupos principales: moldes desechables y moldes no desechables o permanentes.
• 🏜️ La fundición de arena es un método de fundición de metal que utiliza arena para crear el molde en el que se verterá el metal fundido.
• 🗿 La fundición de moldes desechables puede producir piezas complejas y sofisticadas, utilizando materiales como arena, cerámica y yeso.
• 📈 La fundición de plaster mold ofrece una buena terminación superficial y reduce los costos de machado, adecuada para metales no ferrosos.
• 🐚 La fundición de moldes de capa utiliza arena recubierta de resina para formar el molde, ideal para piezas pequeñas a medianas de alta precisión.
• 🌪️ La fundición por perdida de polvo (lost foam casting) es un método que utiliza un patrón de polistireno que se vaporiza cuando se verter el metal fundido.
• 🗝️ La fundición de inversión (investment casting) es un proceso que utiliza un patrón de cera recubierto de material refractario para formar el molde.
• 🏭 La fundición en moldes no desechables o permanentes utiliza moldes que se pueden reutilizar, adecuados para producir piezas repetibles y simples.

Q & A

¿Qué es el proceso de fundición de metal?

El proceso de fundición de metal es el proceso en el cual el metal derretido se verter en un molde que contiene una cavidad hueca de una forma geométrica deseada y se deja enfriar para formar una pieza solidificada.

¿Cuál es la antigüedad del proceso de fundición de metal?

Los procesos de fundición de metal se han conocido por miles de años y han sido ampliamente utilizados para crear esculturas, joyas, armas y herramientas.

¿Cuál fue el primer objeto fundido conocido?

El primer objeto fundido conocido es una rana de cobre que data de 3200 a.C., encontrada en Mesopotamia, actualmente Irak.

¿Cuál fue el material más utilizado durante la Edad del Bronce para la fundición de metal?

Durante la Edad del Bronce, el bronce fue un aleado mucho más fácil y fuerte de trabajar en comparación con el oro y se fundió en herramientas y armas utilizando moldes de piedra.

¿Cuáles son los dos grupos principales de procesos de fundición de metal según el diseño del molde?

Los procesos de fundición de metal se pueden dividir en dos grupos principales según la naturaleza del diseño del molde: el molde desechable y el molde no desechable o permanente.

¿Qué es el molde desechable en la fundición de metal?

El molde desechable es un método que utiliza moldes de un solo uso o temporales para producir la fundición final, ya que el molde se romperá para sacar la fundición.

¿Cuáles son los tipos de molde desechable en la fundición de metal?

El molde desechable se divide en dos: el patrón permanente y el patrón evaporativo. El patrón permanente utiliza un modelo permanente para crear el patrón del molde, mientras que el patrón evaporativo utiliza un modelo temporal que se evaporará para crear el patrón del molde.

¿Qué es la fundición de arena y cómo funciona?

La fundición de arena es un proceso de fundición en el que se utiliza arena para crear un molde, en el cual se verter el metal líquido para crear una pieza. Este proceso implica fabricar un patrón, hacer el molde de arena a partir de este patrón y luego crear canales y conexiones conocidas como puertas y corredizo.

¿Cuáles son las ventajas de la fundición de arena?

Las ventajas incluyen un bajo costo de establecimiento, adecuado para series pequeñas de producción, bajo valor del equipo y capacidad para crear piezas muy complejas si se utilizan las cores y el sistema de entrada correctos.

¿Qué es la fundición de molde de yeso y cómo se diferencia de la fundición de arena?

La fundición de molde de yeso es un proceso similar a la fundición de arena, pero utiliza yeso de París en lugar de arena como material de molde. Generalmente se usa para fundir metales no ferrosos.

¿Cuáles son las desventajas de la fundición de molde de yeso?

Las desventajas incluyen la incapacidad de manejar temperaturas más altas que 1200 grados Celsius, el tiempo de preparación y configuración del yeso consume más tiempo y si hay más contenido de humedad en el molde, puede causar defectos en la fundición.

¿Qué es la fundición por centrifugación y cómo funciona?

La fundición por centrifugación es un proceso de molde permanente que utiliza la fuerza centrífuga para llenar un molde con material derretido. El molde gira alrededor de un eje y el metal derretido se vierte en la copa de vertido desde donde es empujado en el molde por la fuerza centrífuga.

¿Cuáles son las ventajas de la fundición por centrifugación?

Las ventajas incluyen la adquisición de alta densidad, alta resistencia mecánica y estructura de grano fino en la fundición, la ausencia de compuertas y levantamientos y una alta producción.

¿Qué es la fundición continua y cómo se diferencia de otros procesos de fundición?

La fundición continua es un proceso de fabricación que permite que los metales y aleaciones de metal se formen y solidifiquen sin interrupción. El metal derretido se alimenta en un molde de la forma requerida, se extrae el calor del metal utilizando agua enfriada alrededor del molde y el metal se estira para alcanzar el grosor requerido.

Outlines

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🔩 Proceso de Fundición de Metales

El proceso de fundición de metales es una técnica en la que el metal derretido se verter en un molde con una cavidad de forma geométrica deseada y se deja enfriar para solidificar en una pieza. Este método se ha utilizado durante miles de años para crear esculturas, joyas, armas y herramientas. Durante la Edad de Bronce, la fundición de metal se volvió muy popular, especialmente con bronce, que es más fácil de trabajar que el oro. En este vídeo, se exploran diferentes tipos de procesos de fundición de metal, divididos en dos categorías principales: moldes desechables y moldes no desechables o permanentes. Se describen métodos como la fundición de arena, molde de mortero, molde de capa y fundición de polímero perdido, cada uno con sus ventajas y desventajas específicas.

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🗜 Fundición de Moldes No Desechables

La fundición de moldes no desechables utiliza moldes permanentes que se pueden reutilizar después de cada ciclo de producción. Aunque permite la producción de piezas repetibles, se limitan a formas simples debido a que el molde debe abrirse para sacar la pieza. Se mencionan varios métodos como la fundición de presión en molde, fundición por gravedad en molde, fundición centrifuga y fundición continua. Cada uno de estos procesos tiene sus propias ventajas y desventajas, como la alta producción de piezas idénticas, el control de dimensiones cerrado y una buena terminación superficial, o el alto costo inicial del molde y la limitación para fundir metales con puntos de fusión altos.

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🌀 Fundición Centrífuga y Fundición Continua

La fundición centrifuga es un proceso de molde permanente que utiliza la fuerza centrífuga para llenar el molde con material derretido. Existen tres tipos de este proceso: centrífugo, semicentrífugo y verdadero centrífugo. La fundición continua es un método de fabricación que permite que los metales y aleaciones se formen y solidifiquen sin interrupción, lo que resulta en una menor pérdida de material y menos necesidad de maquinado. Sin embargo, este proceso tiene un alto costo de establecimiento y no es práctico para pequeñas cantidades o formas especiales de productos.

Keywords

💡Fundición de metal

La fundición de metal es un proceso en el cual el metal derretido se verter en un molde que contiene una cavidad de una forma geométrica deseada, permitiendo que se enfríe y solidifique para formar una pieza. Este concepto es central en el video, que explora diferentes tipos de procesos de fundición de metal. Por ejemplo, se menciona que la fundición de metal se ha utilizado durante miles de años para crear esculturas, joyas, armas y herramientas.

💡Molde desechable

Un molde desechable es aquel que se utiliza una sola vez para producir la fundición final y luego se rompe para sacar la pieza. En el video, se menciona que los moldes desechables pueden hacerse de materiales como arena, cerámica y yeso, y son comunes en la fundición de metal para producir formas complejas y sofisticadas.

💡Molde no desechable

Un molde no desechable, también conocido como molde permanente, es uno que se puede reusar después de cada ciclo de producción. En el video, se explica que, aunque produce piezas repetibles debido al uso del mismo molde, solo puede producir formas simples ya que el molde necesita abrirse para sacar la fundición.

💡Fundición de arena

La fundición de arena es un proceso en el que se utiliza arena para crear un molde en el cual después se verter el metal derretido para crear una pieza. El video describe los pasos detalladamente, desde la fabricación del patrón hasta la creación del molde y la vertida de metal. Este método es cost-effective y permite crear piezas complejas.

💡Patrón permanente

Un patrón permanente es utilizado en el proceso de fundición de molde desechable para crear el molde. En el video, se menciona que ejemplos de esto incluyen la fundición de arena, yeso de molde, fundición de molde de capa y cerámica de molde.

💡Patrón evaporativo

Un patrón evaporativo se utiliza en la fundición de molde desechable y implica el uso de un modelo temporal que se evapora para crear el molde. El video menciona la fundición de foam perdido y la fundición de inversión como ejemplos de este tipo de patrón.

💡Fundición de yeso

La fundición de yeso es un proceso similar a la de arena, pero en vez de arena, se utiliza yeso de París como material de molde. El video destaca que se usa generalmente para fundir metales no ferrosos y requiere de un tiempo de solidificación más largo debido a la capacidad de yeso para manejar temperaturas más altas.

💡Fundición de molde de capa

La fundición de molde de capa utiliza arena recubierta de resina para formar el molde y es utilizada para piezas pequeñas a medianas que requieren alta precisión. El video describe los pasos del proceso, incluyendo la curación del molde y la vertida de metal.

💡Fundición de inversión

La fundición de inversión es también conocida como fundición de cera perdida y es un proceso en el que un patrón de cera es cubierto con material refractario para hacer un molde, el cual se derrite antes de verter el metal derretido en la cavidad. El video menciona que este método permite crear piezas con formas extremadamente complejas y características intrincadas.

💡Fundición por presión

La fundición por presión es un proceso en el que el metal derretido es empujado bajo presión en una cavidad de molde de metal asegurada donde se mantiene hasta que el metal se solidifica. El video explica que hay dos tipos de sistemas para inyectar el metal derretido en el molde: el sistema de cámara caliente y el sistema de cámara fría.

💡Fundición por gravedad

La fundición por gravedad es uno de los métodos más antiguos para fundir metal o aleaciones de metal, donde el metal se vierte en forma líquida en la cavidad usando un cucharón o un recipiente. El video menciona que este método es adecuado para la producción masiva y permite producir piezas con una buena terminación superficial y tolerancia dimensional.

Highlights

Metal casting process involves pouring molten metal into a mold to form solidified parts.

Casting processes have been used for thousands of years for creating sculptures, jewelries, weapons, and tools.

The first known cast object is a copper frog from 3200 BC.

During the Bronze Age, metal casting became popular for creating tools and weapons.

Metal casting can be divided into expendable mold casting and non-expendable mold casting.

Expendable mold casting uses single-use molds that are broken to remove the casting.

Non-expendable mold casting uses permanent molds that can be reused.

Sand casting is a common expendable mold casting method using sand molds.

Plaster mold casting uses plaster of Paris instead of sand for the mold.

Shell mold casting uses resin-covered sand for molds, suitable for high precision parts.

Ceramic mold casting uses refractory ceramic material for high-temperature casting.

Lost foam casting is an evaporative pattern casting method using a polystyrene foam pattern.

Investment casting, also known as lost wax casting, uses a wax pattern for creating complex shapes.

Pressure die casting involves forcing molten metal under pressure into a metal die.

Gravity die casting uses gravity to fill the mold cavity with molten metal.

Centrifugal casting uses centrifugal force to fill the mold with molten material.

Continuous casting shapes and solidifies metals without interruption.

Transcripts

metal casting process is defined as the

process in which molten metal is poured

into a mold that contains a hollow

cavity of a desired geometrical shape

and allowed to cool down to form a

solidified part

metal casting processes have been known

for thousands of years and have been

widely used for creating sculptures

jewelries weapons and tools the first

known caste object is a copper frog that

dates back to 3200 bc found in

mesopotamia present-day

during the bronze age metal casting

exploded in popularity bronze was a much

easier and stronger alloy to work with

compared to gold and was cast into tools

and weapons using stone molds

welcome to james sword research channel

in this video we shall be discussing the

different types of metal casting process

in engineering and industries

do well to watch the video till the end

kindly support the channel to grow by

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uploads

types of metal casting metal casting can

be divided into two major groups by the

basic nature of the mold design

they are one expendable mold casting 2

non-expendable or permanent mold casting

expendable mold casting expendable mold

casting is a method that utilizes single

use or temporary molds to produce the

final casting as the mold will be broken

to get the casting out

sand ceramics and plaster are common

materials used to make these molds

they are generally bounded using binders

to improve the qualities of disposable

molds

expendable mold casting can be used to

cast complex sophisticated shapes

types of expendable mold casting the

expendable mold casting is divided into

two the permanent pattern and the

evaporative pattern the permanent

pattern uses a permanent model to create

the mold pattern

examples includes sand casting plaster

mold casting shell mold casting and

ceramic mold casting while evaporative

pattern uses temporary model which will

evaporate to create the mold pattern

example includes lost foam casting and

investment casting

sand casting this is a casting process

by which sand is used to create a mold

after which liquid metal is poured into

this mold to create a part

the first step in the sand casting

process involves fabricating the pattern

the replica of the exterior of the

casting for the mold these patterns are

often made from materials such as wood

plastics etc

and are oversized to allow the cast

metal to shrink when cooling

cores are internal mold insert that can

also be used if interior contours are

needed

the second step

is the process of making the sand mold

from this pattern the sand mold is

usually done in two halves where one

side of the mold is made with one

pattern and another side is made using

the other pattern

the top part of the mould is known as

the cope and the bottom half is the drag

and both are made by packing sand into a

container around the pattern and rammed

after ramming the pattern are removed

and leave their exterior contours in the

sand where manufacturers can then create

channels and connections known as gates

runners into the drag and a funnel in

the coke known as sprue

this gate runners and sprue are

necessary for an accurate casting as the

runner and gate allows the metal to

enter every part of the mold the sprue

allow for easy pouring into the mold

advantages of sand casting it has a low

set up cost and is cost effective ideal

for short production runs as the lead

time to make the mold is short the value

of the equipment is low as it regularly

includes simply sand and reusable

pattern sand casting can create very

complex parts if the right cores and

gating system are used

disadvantages of sand casting creates a

high degree of porosity in the metal

causing a low final part strength the

surface finish out of the mold is poor

and must be cleaned low dimensional

accuracy defects are unavoidable in sand

casting secondary machining operations

is often required if tighter tolerance

is needed

plaster mold casting plaster mold

casting is a metal casting process which

is similar to the sand casting process

except that the molding material is

plaster of paris instead of sand

it is generally used for casting

non-ferrous metals

steps in plaster mold casting the

powdered plaster of paris is mixed with

water to form plaster additives like

talc and silica flour is added to the

plaster of paris and water mixture the

mixture is then poured over the casting

pattern the slurry is kept for around 20

to 25 minutes so that it sets properly

before removing the

pattern the pattern used for the plaster

molding process is either made of

plastic or metal

wood patterns are not preferred as wood

shows tendency to warp when it remains

in contact with the moist plaster for a

longer time

after this the mold is separated from

the pattern and it is baked to

temperature between 120 to 260 degrees

celsius

the baking is done to remove the

moisture content from the mold and gives

it strength finally the molten metal can

be poured in the mold cavity

advantages of plaster mold casting very

good surface finish is obtained and

machining cost is reduced slow and

uniform rate of cooling of the cast is

achieved manufacturing of complex shapes

is possible at less cost good geometric

accuracy can be obtained

disadvantages of plaster mold casting

cannot handle temperature higher than

1200 degrees celsius the mold

preparation and setting of plaster

consumes more time if the moisture

content is more in the mold then it will

cause casting defects the production

rate is low due to the longer time for

solidification

shell mold casting shell mold casting

process uses resin covered sand to form

the mold

it is used for small to medium parts

that require high precision

steps in shell mold casting a heated

match plate or cope and drag pattern is

placed over a sandbox mixed with a

thermosetting resins the box is then

turned upside down to allow the sand and

resin to fall onto the hot pattern

this creates a partially cured mixture

to form a hard steel on the surface of

the pattern the sand shell is cured by

heating in an oven for several minutes

the shell mold is then removed from the

pattern the shell molds two halves are

assembled and pouring and casting is

completed

advantages of shell mold casting good

surface quality high dimensional

accuracy for complex casting less than

five millimeters wall thickness is

obtainable in shell casting in

comparison to sand casting less manpower

and molding skill requirements

disadvantages of shell mold casting high

production cost high pattern cost size

and weight limitations

ceramics mold casting ceramics mold

casting is very similar to sand or

plaster mold casting except that the

mold is made of refractory ceramic

material the ceramic material can

withstand high temperature compared to

plaster mold hence it is used to cast

materials such as cast steels cast iron

and other high temperature alloys

advantages of ceramics mold casting

excellent surface finish closed

dimensional tolerance thin cross section

and intricate shapes can be cast

disadvantages of ceramic small casting

difficulty in controlling dimensional

tolerance across the parting lines it is

expensive as it has more equipment cost

production rate is slow because the mold

preparation is time consuming

lost foam casting lost foam casting is a

type of evaporative pattern casting this

method is quite similar to investment

casting which uses wax instead of foam

in the pattern-making process

the lost foam casting uses a polystyrene

foam pattern to create a sand mold

the pattern then vaporizes when the

molten metal is poured into the mold

it is sometimes referred to as expanded

polystyrene casting lost pattern process

or evaporative foam casting

lost foam casting process steps the

polystyrene pattern is coated with a

refractory compound the foam pattern is

then placed in the mold box and sand is

compacted around it the pouring carp and

sprue are formed by pouring molten metal

into the portion of the pattern that

forms the pouring cup and sprue poured

molten metal vaporizes the polystyrene

pattern as the metal enters the mold

filling the resulting mold cavity

advantages of lost foam casting

guarantee high precision and smooth

surface finish guarantee nearly no error

or defects in casting more economical

than investment casting casting of very

complicated parts is possible

disadvantages of lost foam casting the

pattern cost is high for low volume

applications it can easily get damaged

or distorted because of its low strength

investment casting process in investment

casting a wax pattern is coated with a

refractory material to make a mold which

is then melted away before pouring

molten metal into the cavity to solidify

investment casting is also known as lost

wax casting advantages of investment

casting parts with extremely complex

shapes and intricate feature can be

casted as a single piece short length or

shallow depth features can be casted

without cold shut defects has excellent

dimensional accuracy and tighter

tolerance are easily achievable can

achieve an excellent surface finish

without any post processing

disadvantages of investment casting

parts are difficult to cast if they

require core limited to large production

qualities due to high cost of dyes to

make patterns it involves many complex

steps making the process relatively

expensive

non-expendable or permanent mold casting

non-expendable mold casting uses

permanent molds which can be reused

after each production cycle although

permanent mold casting produces

repeatable parts due to the repeated use

of the same mold

it can only produce simple casting as

the mold needs to be open to remove the

cast

examples of permanent mold casting

includes pressure die casting gravity

die casting centrifugal casting and

continuous casting

pressure die casting pressure die

casting is a process in which molten

metal is forced under pressure into a

securely locked metal dye cavity where

it is held by a powerful press until the

metal solidifies

after solidification of the metal the

dye is unlocked opened and the casting

ejected

after removal of the casting the die is

closed and locked again for the next

cycle two types of system are used for

injecting the molten metal into the die

the hot chamber system and the cold

chamber system

advantages of pressure die casting

ability to produce high volumes of

identical metal components with high

level of accuracy cost effective

solution for the mass production of

castings can produce thousands of

component before needing to be replaced

closed dimensional control and good

surface finish

disadvantages of pressure die casting

requires complex and expensive equipment

a large capital investment is required

for the setup relatively inflexible when

compared to gravity die casting

possibility of porosity in the cast due

to air pockets

gravity die casting gravity die casting

is one of the oldest methods for metal

or metal alloy casting

here the metal is poured inside the

cavity in liquid form using a ladle or a

vessel

the cavity hole has to be on the top

surface

there is no external force the gravity

that fills the cavity after pouring the

molten metal the metal is transferred

manually or automatically into the mold

sometimes it is necessary to tilt the

dye to control the pouring

manufacturers use sand cores to keep

holes or pores in the casting part if

necessary

advantages of gravity die casting good

surface finish tight dimensional

tolerance thin casting can be produced

easily ideal for mass production take

small floor space

disadvantages of gravity die casting

high initial cost of the mold not

suitable for casting metals with a high

melting point

centrifugal casting centrifugal casting

is a permanent molding process which

makes use of centrifugal force to fill a

mold with molten material

there are three types of this process

centrifugal casting semicentrifugal

casting and true centrifugal casting the

principle is the same for all the three

types the mold is rotated around an axis

and molten metal is poured into the

pouring cup from where it is forced into

the mold by centrifugal force

advantages of centrifugal casting

casting acquire high density high

mechanical strength and fine grain

structure inclusion and impurities are

lighter gates and rises are not needed

high output formation of hollow

interiors without cause

disadvantages of centrifugal casting

inaccurate diameter of the inner surface

of the casting not all alloys can be

casted in this way

continuous casting is a manufacturing

process that allows metals and metal

alloys to be shaped then solidifies

without interruption

the molten metal is fed into a mold of

the required shape heat is extracted

from the metal by placing cooled water

around the mold

the metal is given its base shape and

its partially solidifieds

the semi-solid metal is then sent

through a guide that will stretch the

material to the required thickness

the metal continues cooling in this

stage and the fully solidified metal is

set through straighteners to achieve the

final dimensions advantages of

continuous casting perfect for pressure

applications less material is wasted

than some other casting method less

machining is needed same product can be

gotten every time

disadvantages of continuous casting high

cost of setup not practical to use this

method for small quantities or for

special shapes of a product limited to

more simple shapes that have a stable

cross-section

you