FABRICACIÓN DE CORAZONES POR EL PROCESO SHELL

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Introducción

El proceso fue desarrollado para la fabricación de moldes y corazones por Johanes Croning en Alemania durante la segunda guerra mundial. El desarrollo de los polímeros como la baquelita, las cuales son resinas termofijas o termoendurecibles, como la de fenol – formaldehído, proporcionaron las bases para el desarrollo del proceso Shell.

En el proceso Shell una arena de moldeo fina es recubierta con una resina termoendurecible, la que proporciona una alta resistencia, para producir un molde delgado o cáscara, algunos aditivos son agregados para mejorar las propiedades de la mezcla.

El proceso Shell es relativamente nuevo y como su nombre lo indica, se produce o genera una concha o cáscara al depositar la arena preparada sobre el modelo o caja de corazón caliente. El calor hace reaccionar la arena que cubre el modelo lo cual permite el endurecimiento de la misma y así alcanzar un espesor entre 6 y 12 mm en un lapso de 10 a 20 segundos

Lo más destacado en este proceso es la alta resistencia a la tracción, lograda con muy pequeños espesores y que resisten de esa manera la presión metalostática al recibir el metal fundido. Otra de sus ventajas es el excelente acabado superficial de las piezas

Características

Arena: Debe ser una arena fina AFS 80-90 con una granulometría controlada; si es sílice, debe tener una alta pureza y los granos deben ser preferentemente redondos y libre de impurezas y de arcilla para reducir la cantidad de resina requerida.

Resina: La resina de Fenol-formaldehido es la utilizada, la resina es conocida como Novolak o de dos pasos.

La cantidad de resina utilizada varía entre 2 y 5% en peso de la arena usada, dependiendo de la resistencia que se desea obtener, ya que la resistencia se incrementa linealmente al aumentar la cantidad de resina.

Como es previsible, el volumen de gases generados depende del contenido de resina, catalizador y aditivos agregados, estos gases no provocan únicamente contaminación, sino que las piezas estarán más expuestas a sopladuras y porosidad.

Catalizador: El hexametilentetramina, comúnmente conocido como Hexa y producido por la reacción entre el amoniaco y el formaldehído es utilizado como catalizador en el proceso Shell; el contenido de Hexa varía desde 10 a 18% del peso de la resina.

Aditivos: El lubricante más comúnmente utilizado es el Estearato de Calcio; estos se han agregado a las arenas con dos propósitos fundamentales:

1. 1.- Mejorar la fluidez de la arena, favoreciendo así la densidad de empaquetamiento y la resistencia
2. 2.- Facilitar la separación de la arena curada del modelo o caja de corazón.

Los corazones de cáscara se elaboran en cajas metálicas por diferentes métodos, como son:

1. Manual: llenado de la caja de corazones por gravedad.
2. Mecánico: Llenado de la caja de corazones por aire comprimido (máquina sopladora)
3. Automático: Máquinas automáticas con las operaciones básicas como son: carga de arena, apriete, soplado, calentamiento, transferencia, apertura o cierre, descarga y control del proceso.

Objetivo

Comprender la técnica de fabricación de corazones por el proceso Shell (cáscara), comprendiendo las ventajas y desventajas de este proceso de fundición.

Desarrollo de la actividad práctica

Primero se limpiaron los residuos de arena en la caja de corazones con un trapo, esto para evitar defectos en el corazón.; Al no contar con separador, se optó por recubrir con un poco de aceite quemado las cavidades internas de la caja de corazón.

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Se colocó la caja de corazón abierta y parada para después calentarla con un soplete hasta una temperatura de 260°C, se midió gradualmente la temperatura con una pistola de temperatura.

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Una vez que se alcanzó la temperatura deseada, se cerró la caja procurando que estuviese bien colocada y se presionó la caja con una prensa tipo C en cada extremo.

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Se volvió a calentar la caja ya cerrada a 260°C, ya que, en el proceso del paso anterior, disminuyó su temperatura.

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Una vez que se concluyó el paso anterior, se vació la arena procurando hacerlo rápido, al terminar el llenando de la caja se enrazó, se dejó fraguar 10 s aproximadamente (Varió el tiempo de fraguado para cada barreno ya que le vaciado se llevó a cabo en tiempos distintos) y se levantó el molde para desocupar la arena que aún no se había fraguado, esto con el fin de elaborar un corazón hueco y no macizo.

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Después de haber removido el exceso, se colocó la caja en un espacio donde no hubiera arena suelta para evitar que se pegase en la caja por el calor que aún conserva y se prosiguió a quitar las prensas de la caja y se desmoldaron los corazones con ayuda de un martillo y un formón.

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Por último, se recogió la arena removida para dejar hueco al corazón y el sobrante que había en la mesa para poder volverla a reutilizar.

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