¿Qué es la fundición de inversión de titanio?

La fundición de titanio a la cera perdida es ideal para industrias que exigen alta resistencia, resistencia a la corrosión y materiales livianos. Es el proceso de referencia para producir piezas complejas y de precisión.

Gracias a su alto punto de fusión, excelente relación resistencia-peso y excelente biocompatibilidad, el titanio se usa ampliamente en aplicaciones aeroespaciales, médicas e industriales avanzadas.

¿Qué es la fundición de inversión de titanio?

La fundición a la cera perdida de titanio es un proceso de precisión diseñado para piezas complejas de titanio. Utiliza una técnica de "replicación de patrón de cera + moldeo de carcasa de cerámica + vertido al vacío" para producir componentes de titanio con alta resistencia, bajo peso y excelente precisión dimensional.

Debido a que el titanio reacciona fácilmente con el aire y la cerámica a altas temperaturas, este proceso requiere materiales cerámicos especiales como el zirconio y debe llevarse a cabo en condiciones de vacío o gas inerte. Esto asegura que las piezas finales mantengan su pureza e integridad mecánica.

En pocas palabras, es como crear un molde cerámico personalizado para una pieza de titanio y luego verter titanio fundido para darle forma y solidificarse. Este método captura cada detalle, lo que lo hace ideal para piezas complejas que son difíciles de mecanizar.

Ventajas de las fundiciones de titanio

Geometrías complejas posibles

La fundición a la cera perdida permite formas muy complejas, como perfiles aerodinámicos de pared delgada, estructuras de nido de abeja y piezas optimizadas para topología.

Excelente acabado superficial

La carcasa de cerámica ofrece una rugosidad superficial tal como se fundió tan solo 16 μin (0,4 μm), lo que reduce la necesidad de pulido y mecanizado secundario.

Reducción significativa del mecanizado

Las piezas fundidas de forma casi neta minimizan la asignación de material al nivel milimétrico, lo que reduce el tiempo y el costo de mecanizado en un 60-80%.

Supera la fragilidad del material

La estructura de fundición de grano fino mejora la ductilidad y la tenacidad. Con el tratamiento posterior al calor, las piezas fundidas pueden igualar o incluso superar el rendimiento de las piezas forjadas.

Menor costo total de las piezas

Si bien el costo unitario de fundición es más alto, los ahorros derivados de la alta utilización del material, el posprocesamiento mínimo y la ausencia de ensamblaje de soldadura lo hacen más rentable en general.

Plazos de entrega más rápidos

Desde el diseño hasta la pieza terminada, la producción suele tardar entre 2 y 4 semanas, mucho más rápido que la forja o la soldadura, lo que permite una respuesta rápida para proyectos urgentes.

¿Cómo se realiza la fundición de titanio a la cera perdida?

Creación de moldes

La cera fundida se inyecta en un molde de acero para formar un patrón de cera preciso que coincida con la pieza final de titanio.

Estos patrones de cera pueden ser sólidos o incluir núcleos de cera para fundiciones huecas.

Montaje de cera

Múltiples patrones de cera se unen a un bebedero central, creando un grupo en forma de árbol que permite la fundición de varias partes a la vez.

Edificio de cáscara de cerámica

El árbol de cera se sumerge repetidamente en lechada de cerámica y se recubre con arena para formar una cáscara de cerámica fuerte.

Los métodos modernos a menudo usan una carcasa de tres capas para mayor resistencia.

Desparafinado

Una vez que se completa la cáscara, la cera se derrite y se drena mediante vapor a alta presión o calentamiento instantáneo, dejando una cavidad hueca limpia.

Disparo de proyectiles

La carcasa de cerámica se cuece a 1600-1800 ° F (aproximadamente 870-980 ° C) para quemar los residuos y fortalecer el molde, preparándolo para la fundición.

Vertido de metales

La aleación de titanio fundido se vierte en la carcasa precalentada en condiciones de vacío o centrífugas para garantizar el llenado completo de la cavidad.

Extracción y limpieza de la carcasa

Después de que el metal se solidifica, la carcasa de cerámica se retira utilizando agua a alta presión, vibración o métodos químicos para exponer la fundición de titanio.

Acabado

Los pasos finales incluyen la eliminación de bebederos, el rectificado, el mecanizado, el tratamiento de superficies y los ajustes dimensionales según sea necesario.

¿Qué industrias se benefician de la fundición de inversión de titanio?

Con su alta resistencia, peso ligero, resistencia a la corrosión e idoneidad para formas complejas, la fundición de inversión de titanio se usa ampliamente en industrias avanzadas.

Es especialmente ideal para sectores que exigen un rendimiento excepcional de los materiales, tolerancias estructurales estrictas y alta flexibilidad de diseño.

Aeroespacial

La aleación de titanio es indispensable en la fabricación aeroespacial. Su resistencia a altas temperaturas y propiedades livianas lo hacen ideal para entornos de alta velocidad, alta carga y alto calor.

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• Álabes de turbinas e impulsores de compresores.
• Soportes de motor, góndolas y carcasas.
• Componentes del tren de aterrizaje y piezas del sistema hidráulico.
• Marcos estructurales y elementos de control aerodinámico.
• Piezas estructurales de drones, misiles y satélites.

Industria médica

El titanio ofrece una excelente biocompatibilidad y rendimiento mecánico. La fundición a la cera perdida permite la conformación casi neta, lo que hace que los implantes e instrumentos sean más precisos y eficientes.

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• Implantes ortopédicos (articulaciones de cadera, rodillas, fijadores espinales).
• Implantes dentales y bases de dentaduras postizas.
• Herramientas quirúrgicas, sierras para huesos y stents.
• Carcasas de dispositivos médicos, componentes y piezas de bajo magnetismo.
• Prótesis y equipos de rehabilitación a medida.

Equipos marinos y químicos

El titanio ofrece una resistencia excepcional a la niebla salina y a la corrosión química, lo que lo convierte en un material ideal para entornos marinos e industriales hostiles.

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• Intercambiadores de calor de agua de mar, ejes de hélice y dispositivos de monitoreo.
• Componentes de exploración petrolera y mapeo sísmico.
• Bombas, válvulas, accesorios, intercambiadores de calor y recipientes de reactores.
• Equipo para el manejo de medios corrosivos como cloruros, ácido sulfúrico y ácido fosfórico.

Industria automotriz

Con el impulso de un diseño liviano y de alto rendimiento, las fundiciones de titanio se utilizan ampliamente en carreras, vehículos eléctricos y sistemas de motores premium.

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• Impulsores de turbocompresores.
• Componentes de suspensión y transmisión.
• Mecanismos de válvulas y piezas de escape.

Bienes de consumo y aplicaciones de alta gama

La apariencia y resistencia únicas del titanio lo convierten en una opción popular en los mercados de consumo premium y aplicaciones de lujo.

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• Marcos de computadoras portátiles y teléfonos inteligentes, relojes, marcos de anteojos, joyas de titanio, utensilios de cocina de titanio fundido.
• Palos de golf, raquetas de tenis y componentes de bicicletas.
• Instrumentos musicales, artículos de lujo y piezas de decoración arquitectónica.

Fabricación de herramientas y maquinaria

Las herramientas de fundición de titanio combinan alta resistencia con excelente resistencia al desgaste, lo que las hace ideales para aplicaciones de servicio pesado y larga duración.

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• Herramientas de construcción (palancas, cabezas de martillo, piezas de taladro de percusión).
• Herramientas eléctricas de precisión y herramientas manuales de alta resistencia.

Militar y defensa

El titanio resiste impactos extremos y corrosión. Su fiabilidad e integración estructural mejoran el rendimiento y la reducción de peso de los sistemas de combate.

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• Placas de blindaje y estructuras submarinas
• Componentes de obús, piezas de misiles y elementos de armas de fuego
• Tanques de batalla y sistemas de armas aerotransportadas

Aleaciones de titanio comunes utilizadas en la fundición a la cera perdida y sus propiedades clave

Titanio de grado 2 (Ti-CP)

Ofrece una excelente resistencia a la corrosión, soldabilidad y conformabilidad. Su excelente biocompatibilidad y baja reactividad también lo convierten en un material preferido para dispositivos médicos.

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Grado 5 Ti (Ti-6Al-4V)

Reconocido por su alta resistencia, resistencia al calor y resistencia a la corrosión, Ti-6Al-4V se usa ampliamente en componentes estructurales y de motores aeroespaciales críticos. También es la mejor opción para implantes médicos con estrictos requisitos de biocompatibilidad.

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Grado 19 Ti (Beta-C)

Como aleación de titanio beta, ofrece una excelente formabilidad y estabilidad a altas temperaturas. En la fundición a la cera perdida, permite la fácil producción de piezas estructurales complejas y resistentes al calor.

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Grado 23 Ti (Ti-6Al-4V ELI)

Mientras mantiene la fuerza, proporciona una biocompatibilidad mejorada y resistencia a la fatiga. Es ampliamente utilizado en aplicaciones médicas de precisión, como implantes ortopédicos y restauraciones dentales.

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Capacidad de producción y equipos para fundición de inversión de titanio

La fundición a la cera perdida de titanio se basa en un conjunto completo de equipos de alta precisión para garantizar la estabilidad del proceso y la calidad del producto. El equipo clave incluye máquinas de inyección de cera, cámaras de secado, autoclaves de desparafinado, hornos de fusión al vacío, hornos de sinterización a alta temperatura e instrumentos de prueba ultrasónicos.

Las fundiciones típicas de titanio oscilan entre 5 gramos y 30 kilogramos. Las dimensiones se pueden personalizar en función de los dibujos del cliente y los requisitos del proyecto, lo que hace que el proceso sea adecuado para todo, desde piezas médicas en miniatura hasta componentes estructurales de tamaño mediano. Cotización rápida

Máquina de inyección de cera

Autoclave de desparafinado

Horno de fusión al vacío

Horno de sinterización

Métodos de tratamiento de superficies para fundiciones de titanio

Después de la fundición, los componentes de titanio a menudo se someten a tratamientos superficiales adaptados a su aplicación.

Estos tratamientos mejoran la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste o satisfacen necesidades funcionales y estéticas específicas.

Tratamientos superficiales para mejorar la resistencia a la corrosión

• La oxidación térmica o electroquímica mejora la capa de óxido natural sobre el titanio.
• Los recubrimientos de metales preciosos como el platino o el oro se utilizan para una protección superior contra la corrosión.
• Los recubrimientos secos como CVD o PCVD aplican películas delgadas de TiC, TiN o TiAl en la superficie.
• Los recubrimientos por haz de iones o electrones utilizan métodos compuestos avanzados como los sistemas Pb + Pt.

Tratamientos superficiales para mejorar la resistencia al desgaste

• Los recubrimientos húmedos implican recubrimiento químico o pulverización para mejorar la durabilidad de la superficie.
• La difusión térmica introduce elementos a altas temperaturas para endurecer la capa superficial.
• El refuerzo de aleación a base de soldadura utiliza revestimiento láser o superficie de plasma para fusionar aleaciones resistentes al desgaste en la superficie.
• La pulverización catódica de PVD deposita recubrimientos cerámicos duros como TiN o TiC.
• CVD, PCVD y PCD (recubrimientos de diamante) son ideales para aplicaciones de alta gama que requieren una resistencia extrema al desgaste.
• La implantación de iones altera la estructura de la superficie mediante la inyección de iones de alta energía.

Tratamientos funcionales y estéticos

• El pulido espejo mejora significativamente la suavidad de la superficie y el atractivo visual.
• La pasivación o anodizado estabiliza la superficie y permite varias opciones de color al tiempo que aumenta la resistencia a la corrosión.

Desafíos de la fundición de titanio

• El titanio fundido reacciona fuertemente a altas temperaturas con oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y materiales de moldes cerámicos, lo que a menudo provoca inclusiones, porosidad o agrietamiento.
• Con un punto de fusión de alrededor de 3000 ° F (1649 ° C), el titanio requiere equipos altamente especializados y un control preciso de la temperatura durante la fusión y el vertido.
• Las aleaciones de titanio tienen una alta tasa de contracción de solidificación, hasta un 2,2%, lo que exige una compensación dimensional precisa y velocidades de enfriamiento controladas.
• Los detalles complejos y los espesores de pared desiguales son difíciles de fundir, lo que requiere moldes extremadamente precisos y sistemas de ventilación avanzados.
• Los polvos finos de titanio son inflamables, por lo que el procesamiento y la limpieza deben seguir estrictos protocolos de seguridad.

Servicios de fundición de titanio

Chalco Titanium ofrece servicios de fundición de inversión de titanio de alto rendimiento, brindando soluciones personalizadas para líderes mundiales en la industria aeroespacial, de defensa, energética y pesada.

Proporcionamos fabricación de extremo a extremo, desde el diseño hasta la producción en masa, con un fuerte enfoque en la fundición de precisión de geometrías complejas, piezas de pared delgada y aplicaciones de alta resistencia.

Nuestras capacidades admiten piezas personalizadas que van desde 5 gramos hasta 30 kilogramos. También ayudamos con la selección de aleaciones, la guía de tratamiento térmico y la optimización del producto para mejorar el rendimiento y la confiabilidad general del proyecto.

Para saber cómo podemos apoyar su proyecto de fundición de titanio, contáctenos para una consulta técnica y un presupuesto personalizado. Cotización rápida

Explore nuestras capacidades de fundición de titanio

Mostramos una amplia gama de piezas de fundición de titanio, desde piezas estructurales complejas hasta componentes médicos de alta precisión.

Nuestras soluciones personalizadas admiten pesos de 5 g a 30 kg, ofreciendo alta resistencia, excelente acabado superficial y estabilidad dimensional, perfectas para industrias exigentes como la aeroespacial, la médica y la energética.

Válvula de fundición de titanio

Accesorio de tubería de titanio

Punta de flecha de brochado de piezas de titanio

Impulsor de fundición de titanio

Cierre de titanio

Cierre rápido de titanio para bicicleta

Tubo de potencia de bicicleta de titanio

Brochadora de titanio con cabezal ancho

Cuerpo de válvula de titanio

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Se puede fundir el titanio a la cera perdida?

Sí. El titanio y las aleaciones de titanio se pueden fundir a la cera perdida para producir piezas complejas con alta precisión dimensional, especialmente para aplicaciones aeroespaciales, médicas y energéticas.

Sin embargo, debido a la alta reactividad del titanio a temperaturas elevadas, el proceso debe llevarse a cabo en un vacío o atmósfera inerte.

¿Qué es la fundición de inversión de titanio?

La fundición de inversión de titanio es un proceso de precisión casi neto. Se crea un modelo de cera, recubierto con cerámica, desparafinado y sinterizado. Luego, la aleación de titanio fundido se vierte en el molde al vacío, seguido de la eliminación de la carcasa y el acabado final.

Este proceso es ideal para producir componentes de titanio complejos, de paredes delgadas y de alta precisión.

¿Qué materiales de molde se utilizan para la fundición de titanio?

La cerámica a base de circonio es la más utilizada. Ofrecen estabilidad a altas temperaturas y una excelente inercia química, evitando la reacción con titanio fundido y asegurando la calidad de la fundición.

¿Por qué es difícil fundir el titanio?

El titanio reacciona fácilmente con oxígeno, nitrógeno e hidrógeno a altas temperaturas. También tiene un alto punto de fusión, poca fluidez y una contracción significativa durante el enfriamiento, todo lo cual complica el proceso de fundición y aumenta el riesgo de defectos.

Por lo tanto, las condiciones de vacío, los materiales de carcasa especializados y el control preciso del proceso son esenciales.

¿Quiénes son las principales empresas de fundición de inversión de titanio?

Chalco Titanium ofrece capacidades completas de fundición a la cera perdida para aplicaciones aeroespaciales, médicas, de defensa e industriales. Entregamos piezas de fundición de titanio de alta calidad de forma rápida y fiable, lo que nos convierte en un socio de suministro de confianza.