Fabricación Rápida y Flexible de Corazones para Fundición

Foundry Management & Technology Magazine,  January, 2018 issue. 
Written - Jack Palmer.
Reprinted by permission of Penton Media, Inc.

El Sistema produce corazones de calidad de casi cualquier forma de manera segura, veloz y con repetibilidad.

Gerenciar una fundición que hace piezas distintas según el pedido es un trabajo arduo, no importa por dónde lo mire; cumplimiento de regulaciones ambientales, asuntos de personal de trabajo, leyes gubernamentales, problemas del equipamiento, inconvenientes del herramental, etc., hacen que las jornadas de trabajo sean largas. El tipo de pieza, su tamaño o complejidad varía cada día, siempre. El trabajo de las fundiciones de piezas a pedido es sustancialmente diferente de una que trabaja con grandes series de producción en la que cientos o incluso miles de piezas requieren un enfoque completamente diferente.

La principal ventaja que tiene una fundición de este tipo para destacar es su capacidad de flexibilidad y “lograr la pieza buena la primera vez”. Todos los componentes y procesos deben ser correctos para lograr una alta calidad al primer intento.

Muchas veces, el proceso colocar los corazones es el proceso más desafiante. Puede que las cajas de corazones sean viejas y hayan sido utilizadas previamente por otras fundiciones. Usualmente no están en buen estado ni tienen venteos apropiados. Puede que las cajas estén preparadas para arenas asfálticas, arena de shell o caja fría, aún si la fundición no se encuentra preparada para ese proceso en particular.

Es simple llenar una caja para corazones de configuración simple con algún tipo de arena ligada químicamente autofraguante sobre la mesa de trabajo, compactarla, pasar una varilla al ras y esperar que endurezca. Corazones de mayor complejidad pueden necesitar soplado, ya que el llenado correcto usualmente resulta en, por lo menos arduo trabajo y en el peor de los casos corazones de mala calidad o rechazos. Las cajas preparadas para caja fría requieren que la fundición tenga una máquina sopladora y equipo de gaseo para caja fría junto con algún dispositivo para tratar los gases de purga.

Los corazones pueden comprarse a un proveedor, pero esto trae sus propios problemas: costo, tiempo de entrega, envío, recepción, almacenamiento, stocks y control de calidad. La rentabilidad puede reducirse si los corazones comprados son más costosos que los producidos internamente. La diferencia puede ser significativa. Los tiempos de entrega del proveedor puede que no sean tan flexibles como la fundición necesita para no retrasar la producción. Los corazones comprados deben ser enviados, recibidos, inspeccionados por calidad, almacenados y luego tomados del almacén. Los costos del envío pueden ser importantes y puede ser necesario almacenar materiales de empaque y eventualmente devolverlos. Puede ser necesario comprar corazones extra, en anticipación de alguna ruptura.

A veces, simplemente no hay tiempo suficiente para hacerlos internamente o, se necesita un corazón de determinado material o tamaño que no está disponible en la propia fundición a precio razonable. Si la caja de corazones está especificada para un equipo en particular, que no se tiene en la fundición, la compra de los mismos ya no es una opción sino un requerimiento.

Fabricar todos los corazones en la propia fundición nos abastece de todos los que necesitemos. No es infrecuente que un gerente de producción se dé cuenta que un paquete de corazones o corazón está roto o falte mientras el molde se está produciendo. Si la planta cuenta con una corazonera que pueda hacer tanto corazones simples como los que requieren soplado en el lugar, dentro de los tiempos programados, con costos bajo control y agregando rentabilidad.

Está ampliamente aceptado que los corazones soplados pueden ser mejores y más densos que los apisonados a mano, pero su mayor ventaja es la consistencia. Diferentes operadores fabricarán el corazón de manera distinta e incluso el mismo operador entregará un mismo corazón de manera distinta de un día a otro. Los corazones soplados son iguales independientemente del operador.

Las sopladoras de corazones tradicionales de caja fría requieren que las cajas tengan platinas de montaje específicas según la máquina. Luego, toma tiempo montar la caja a la máquina. Una vez montada, se produce la cantidad de corazones requeridos más una previsión extra por fallas. Luego, se quita, el equipo listo para la siguiente caja. Un ciclo normal para una caja fría en un equipo semi-automático — el magazine de arena se balancea sobre la caja, traba, sopla, destraba, se retira, entra el cabezal de gaseo, traba, gasea, purga y luego sale del medio— puede ser fácilmente de 30 segundos y hasta de 60 segundos o más, dependiendo del tamaño del corazón y su complejidad. Agregando el tiempo de montaje/desmontaje da un promedio de 4-5 minutos por corazón.

Desarrollamos una serie de sistemas de sopladoras de corazones y manipuleo de cajas con capacidades de hasta 650 lbs. (295 Kg) para atacar este problema específico. Hay algunos ítems a notar al comparar la producción en caja fría con la de arena autofraguante. Primero, es importante que los jefes de planta comprendan que no será eficiente hacer rápidamente una caja de corazones una y otra vez – esto normalmente resulta en arena desperdiciada ya que el tiempo configurado se hace tan rápido como sea posible, dando como resultado cámaras de soplado obstruidas y corazones que se endurecen antes de estar completamente compactados o incluso llenados. Es algo anti intuitivo, pero al hacer corazones soplados, el tiempo configurado debe ser comparativamente largo – quizás 3-4 minutos. Pueden procesarse varias cajas de corazones al mismo tiempo. Esto puede lograrse ya sea con una cinta transportadora o con una mesa giratoria cerca de la máquina. Un operador permanece en la corazonera y no hace otra cosa que recargar la cámara de soplado, mover las cajas a su posición, soplar y luego quitar la caja de la máquina y prepararse para la caja siguiente.

Puede alimentarse a la máquina una serie de cajas de corazones con un peso total de algo menos que la capacidad completa de soplado y luego hacerla soplar hasta que se vacía la cámara, siempre y cuando el tiempo de trabajo sea mayor que el tiempo que lleva soplar la sucesión de cajas. Luego se purga la pequeña cantidad de arena residual remanente en la cámara. Puede cargarse arena nueva justo sobre la arena residual si el tiempo de trabajo es el suficiente. Un operador puede mover dentro la caja, elevarla y trabar, soplar, bajarla y destrabar en 30 segundos. Puede recargarse la cámara de soplado mientras se prepara la caja siguiente.

El arte de este rápido y eficiente proceso no está tanto en el soplado sino en la remoción manual del corazón de su caja. El corazón se eyecta mecánicamente de la mayoría de los equipos de caja fría. El operador levanta el corazón, u opera una grúa o elevador para piezas mayores. Con corazones químicamente ligados sin montar, debe manipularse la caja para una remoción rápida, segura y ergonómicamente correcta. Obviamente, esto es específico de cada caso, pero hay muchos dispositivos que ahorran labor manual como balanceadores de herramientas, etc., que hacen esto eficiente. La clave es que la caja no está dentro de la corazonera – es externa a la misma. Mientras se están quitando las piezas de los moldes previos, se están soplando nuevos corazones. Normalmente, con un operador para la corazonera y otro en la estación de remoción, pueden producirse corazones de hasta unas 50 lbs. cada 60 segundos. Corazones más grandes necesitarán más tiempo de acostado, quitado de la mitad del molde, remoción del corazón, vuelta a colocar la mitad del molde, parado del molde y regreso a la sopladora.

La clave de rentabilidad de las fundiciones que trabajan a pedido es su flexibilidad. La serie de corazoneras Palmer CM les da a los responsables de la fundición una manera rápida y segura de obtener corazones de casi cualquier configuración a la vez que mantienen una calidad con repetibilidad.

Jack Palmer, is the president of Palmer Manufacturing & Supply, Inc., a manufacturer of no-bake foundry equipment and systems. Contact him at LinkedIn, or visit www.palmermfg.com