Molde para Oro

La fundición se define generalmente como el proceso de dar forma a una sustancia en una forma específica usando un molde. Las barras de oro y plata deben ser moldeadas en moldes de lingotes de oro antes de que puedan ser apreciadas por su valor. Los metales preciosos deben ser fundidos en un molde antes de poder ser almacenados, vendidos, invertidos o transformados para otros usos.

Sin embargo, existen diferentes materiales que se utilizan para fundir barras de metal precioso. La fundición de metales emplea una variedad de materiales y metales para crear el producto final moldeado y tiene una historia de muchos años. Las siguientes propiedades son deseables en un material de molde de barra de lingote:

• Alta resistencia y tenacidad a altas temperaturas y buena conductividad térmica, lo que significa una buena resistencia a los choques térmicos, al ciclo térmico y a la oxidación.
• Una contracción insignificante durante la solidificación y buena trabajabilidad.

1.1, Molde de hierro fundido

Los moldes de hierro fundido generalmente se forman a partir de material de hierro fundido gris porque tiene una buena resistencia a los cambios de temperatura repetidos. Los moldes de hierro fundido están hechos de acero, hierro o cobre, y se utilizan para fundir metales preciosos y no ferrosos en formas rectangulares. La temperatura de trabajo del molde de hierro fundido está entre 1250 y 1300 grados Celsius.

En la fundición en molde permanente, también llamada fundición a presión, se mecaniza una forma deseada a partir de hierro fundido o acero. Si el metal fundido fluye en el molde por gravedad, el proceso se llama fundición en molde permanente. Si el metal fundido se fuerza bajo presión, el proceso se llama fundición a presión. Los troqueles de fundición a presión están enfriados por agua, por lo que pueden producir piezas con paredes más delgadas a una velocidad más alta que las máquinas de molde permanente. El enfriamiento rápido crea una pieza más resistente que la fundición en arena, pero la ductilidad puede ser menor debido al gas atrapado y la porosidad.

El coeficiente térmico del hierro fundido es menor que el del acero, por lo que el acero se contrae más al solidificarse en el hierro fundido, lo que facilita la extracción del lingote del molde de barra de hierro fundido. Las paredes internas del molde están recubiertas de alquitrán o carbono fino. El material recubierto se descompone durante la solidificación, lo que evita que los lingotes solidificados se peguen a las paredes internas del molde.

Este es uno de los diversos métodos de fundición de precisión que utilizan moldes permanentes en los que la solidificación rápida permite el desprendimiento casi inmediato de las piezas fundidas, lo que reduce considerablemente el tiempo del ciclo de producción y mejora las propiedades mecánicas de las piezas fundidas. Dado que el costo inicial del troquel es sustancial, los moldes de metal son rentables solo cuando se van a fabricar muchas piezas idénticas.

El hierro gris es uno de los materiales de fundición más utilizados en la fabricación industrial. Representa una gran parte de los mercados de suministro de fundición y es una sustancia fuerte y versátil. El hierro gris se puede mecanizar fácilmente, probar su calidad sin métodos destructivos, formularse para satisfacer requisitos específicos de aplicación y ser rentable en grandes volúmenes. Es adecuado para una variedad de aplicaciones, incluidas aquellas que requieren amortiguación o control de vibraciones, una alta relación resistencia-peso y estabilidad dimensional.

El uso del hierro fundido para la fundición de lingotes presenta muchos defectos, entre los cuales se encuentran la formación de tubos, porosidad, segregación, grietas en el lingote e inclusiones no metálicas.

Formación de tubos: Esto es causado por la contracción del acero al solidificarse.

Porosidad: Evolución de gas durante la solidificación del acero. La captura de gas produce porosidad en el lingote fundido.

Segregación: La segregación es la diferencia en la composición del acero dentro del lingote en comparación con una composición promedio.

Las grietas en el lingote se forman debido a la fricción entre el molde y la superficie del lingote. El diseño inadecuado del cono del molde y el radio de la esquina causan grietas en la superficie.

Todos los defectos mencionados anteriormente hacen que los lingotes fundidos pierdan su valor, ya que los lingotes son propensos a la oxidación, grietas y, en algunos casos, las barras de oro o plata se adhieren a la base del molde de hierro fundido. Para lograr barras de oro de alta calidad, se recomienda utilizar un molde de grafito para barras de oro.

1.2, Molde de cerámica

El molde cerámico es un grupo de fundición de metales que utiliza cerámica como material para el molde. Es una combinación de la fundición con molde de yeso y la fundición con molde de inversión.

Las principales ventajas de los moldes cerámicos son: patrón reutilizable, tolerancias dimensionales ajustadas, se pueden fundir secciones transversales delgadas y formas intrincadas. Las principales desventajas son: solo es rentable para producción de tamaño pequeño a mediano y la cerámica no es reutilizable. Los metales férricos y los metales no férricos de alta temperatura se funden comúnmente con estos procesos, otros materiales que se pueden fundir incluyen aluminio, cobre, magnesio, titanio y aleaciones de zinc.

La fundición con molde cerámico es un proceso desechable en el que se utilizan patrones reutilizables y económicos hechos de madera, metales, plástico o goma. Se pueden utilizar patrones con diseños intrincados ya que el material de moldeo soporta fundiciones complicadas.

En la fundición con molde cerámico, se utilizan dos tipos diferentes de mezclas, conocidas como el proceso de molde cerámico real y el proceso Shaw. Los patrones se colocan en una caja y se vierte el material de moldeo sobre el patrón. El material de moldeo adquiere una consistencia similar a la goma alrededor del patrón. La consistencia similar a la goma facilita que el patrón se desprenda del molde. El molde, que se fabrica en forma de capa y fondo, se calienta para endurecerlo.

El molde cerámico resistente es útil para vertidos a alta temperatura, lo que se puede hacer cuando el molde aún está caliente. Con una mente creativa, los moldes cerámicos se pueden diseñar en formas imaginativas. La mezcla utilizada para la fundición con molde cerámico puede estar compuesta por una mezcla de zinc, calcinado, mezclas de mullita de alta alúmina o, como en el proceso Shaw, la mezcla de moldeo consiste en una mezcla de relleno refractario, silicato de etilo hidrolizado y un catalizador líquido.

Por lo general, el molde se calienta en un horno mediante la combinación del proceso Shaw y el proceso de la cera perdida, lo que permite aprovechar las ventajas de ambos procesos. Los vertidos a alta temperatura son posibles, por lo tanto, son adecuados para aceros y otras aleaciones, se pueden realizar diseños complejos y creativos, se pueden usar para la producción en masa, es posible la fundición con una precisión dimensional exacta, se requiere poco mecanizado, por lo que se pueden fundir aleaciones difíciles de mecanizar, admite operaciones tanto en la industria como en fundiciones caseras, se pueden fundir diseños complicados e innovadores.

1.3, Molde de grafito

Los moldes de grafito están hechos de grafito puro y se utilizan para la fundición de diversas formas y tamaños de barras de metales preciosos en una máquina de fundición de barras de oro al vacío. Aunque también se pueden utilizar para la fundición después de derretir el metal en un horno de inducción al vacío. El molde de barra de grafito se utiliza para fundir oro, plata, cobre, metales no ferrosos, productos de acero inoxidable, etc.

Sin embargo, existen algunas ideas erróneas comunes sobre el grafito. Una de las concepciones erróneas comunes es que el grafito es débil y puede dañarse fácilmente. El grafito es una estructura cristalina, por lo tanto, es muy rígido y mantiene muy bien sus dimensiones. El grafito es muy resistente y puede soportar una cantidad significativa de estrés. Además de estas ideas erróneas, comúnmente se piensa que la esperanza de vida de un molde de grafito es relativamente corta. Esto es completamente erróneo. Las métricas que representan el rendimiento general muestran que el grafito se acerca al mismo rendimiento que los materiales metálicos. Si se tiene en cuenta el costo reducido de producción del molde de grafito, el costo por ejecución es mucho mejor que con otros materiales.

Los moldes de barra de grafito tienen las siguientes propiedades: excelente resistencia al choque térmico, excelente conductividad térmica y eléctrica, bajo coeficiente de expansión térmica, propiedades de autolubricación que permiten una fácil extracción de las lingoteras, peso ligero, buena estabilidad química y resistencia a la corrosión en solventes ácidos y alcalinos.

El coeficiente de expansión térmica es un factor importante que determina por qué se utiliza el grafito como material de molde. El bajo coeficiente de expansión térmica que presenta el grafito permite que el molde de barra de grafito funcione sin deformarse ni agrietarse. Otro factor importante es la autolubricación. El grafito es un lubricante sólido que permite un bajo coeficiente de fricción entre el molde y el material fundido. En consecuencia, el grafito permite una extracción suave del molde.

Hay varios factores que determinan la vida útil de un molde de barra de oro. Desde la composición de los materiales fundidos hasta la temperatura de fundición y las tasas de enfriamiento, todos afectan la vida del molde de grafito. En general, los moldes de barra de grafito pueden funcionar de manera continua durante más de 100 horas. También se pueden volver a mecanizar las superficies de los moldes de barra de grafito y reutilizarlos.

Otras características del molde de grafito son:

Baja mojabilidad: Para evitar que las lingoteras se peguen y se rompan, el material del molde debe tener poca adherencia al metal que se solidifica. Esto se logra mediante la baja mojabilidad del metal líquido sobre el molde. El grafito no es mojado por la mayoría de los metales no ferrosos fundidos y sus aleaciones. Las aleaciones ferrosas mojan el grafito debido a la reacción con el carbono. El grafito también es mojado por aleaciones que contienen níquel, zinc o estaño.

Alta conductividad térmica: La conductividad térmica del material del molde debe ser lo suficientemente alta para permitir una rápida disipación del calor.

Bajo coeficiente de expansión térmica: Una baja expansión térmica del material del molde ayuda a prevenir la distorsión de la forma del molde y garantiza la geometría de la pieza fundida.

Buena maquinabilidad: El grafito es fácilmente maquinable. Se pueden obtener moldes de formas complicadas con tolerancias ajustadas mediante el fresado, torneado, aserrado, rectificado y acabado superficial. Un acabado fino en la superficie interna del molde es importante para disminuir la mojabilidad del material y la fricción.