Descripción general de los procesos de fundición a presión
¿Qué es el casting?
La fundición consiste en verter un material líquido, generalmente metal, en un molde con la forma de la pieza que se desea fabricar. El líquido se enfría y endurece, adoptando la forma del molde.
Existen muchos tipos de fundición, como la fundición en arena, la fundición a presión y la fundición a la cera perdida. Cada tipo utiliza una forma diferente de moldear y fijar el material. Estos métodos pueden funcionar con metales como el aluminio, el hierro, el acero e incluso algunos plásticos.
La fundición es importante porque permite realizar piezas pequeñas o grandes con formas que serían difíciles de conseguir utilizando otros métodos.
Aplicaciones de la fundición
Encontrará piezas fundidas en automóviles, edificios, máquinas y herramientas. Los motores de automóviles, las tuberías, las estatuas y la maquinaria pesada suelen tener piezas fabricadas mediante fundición.
Los fabricantes optan por la fundición cuando necesitan piezas resistentes y capaces de soportar trabajos exigentes. Por ejemplo, los bloques de motor y las carcasas de las bombas suelen fundirse porque necesitan ser resistentes y tener formas detalladas.
La fundición también permite crear objetos artísticos como esculturas de metal y diseños personalizados para la decoración del hogar. El proceso permite una producción a gran escala, por lo que es ideal para fabricar muchas piezas a la vez.
Ventajas clave del casting
La fundición es valorada por su capacidad para crear formas complejas y grandes en un solo paso. Permite moldear materiales difíciles de trabajar con otros métodos. Esto significa que se obtienen piezas que se ajustan perfectamente a su diseño.
Las ventajas importantes incluyen:
- Ahorro de costes para grandes tiradas de producción
- Mecanizado reducido ya que obtienes la forma final del molde
- Flexibilidad del material, ya que se pueden fundir muchos metales e incluso plásticos
También se pueden fabricar piezas delgadas, detalladas y huecas que serían costosas o imposibles de fabricar con otras técnicas. La fundición es una buena solución cuando se necesita una pieza metálica personalizada o detallada, realizada de forma eficiente.
Métodos de fundición en arena
La fundición en arena utiliza diferentes tipos de arena y aglutinantes para crear moldes que permiten formar piezas metálicas. La elección del método de fundición en arena influye en el acabado superficial, la resistencia y el coste.
Fundición en arena verde
La fundición en arena verde es el método más común. Utiliza una mezcla de arena de sílice, arcilla (a menudo bentonita), agua y, en ocasiones, otros aditivos. El término "verde" significa que la arena no está seca; se mantiene ligeramente húmeda.
Este método es popular por su flexibilidad, rapidez y precio asequible. Se puede usar tanto para piezas metálicas pequeñas como grandes. La mayoría de las piezas de hierro, acero y aluminio se fabrican de esta manera.
Ventajas:
- Bajo costo
- Arena reutilizable
- Fácil de moldear
Desventajas:
- Calidad de acabado superficial inferior
- Tolerancias menos precisas
Los moldes de arena verde no son muy resistentes, por lo que son mejores para piezas más simples.
Fundición en arena de resina
La fundición en arena con resina utiliza arena mezclada con aglutinantes químicos, como la resina. Estos aglutinantes ayudan a que las partículas de arena se adhieran entre sí y se endurezcan más que la arena verde. El molde se cura, creando una forma resistente y rígida.
Este proceso proporciona un mejor acabado superficial y formas más precisas. Se utiliza a menudo para piezas complejas o necesidades de mayor calidad. Los moldes de arena de resina permiten diseños más detallados que los moldes de arena verde.
Ventajas:
- Buena precisión dimensional
- Mejor acabado superficial
- Puede hacer formas complejas
Desventajas:
- Mayor costo que la arena verde
- La arena de moldeo no suele ser reutilizable
Debería considerar la fundición en arena de resina cuando la calidad y el detalle son más importantes que el costo.
Fundición en arena seca
La fundición en arena seca es similar a la fundición en arena verde, pero el molde de arena se seca en un horno antes de verter el metal. El secado del molde aumenta su resistencia y previene defectos como las burbujas de gas. Esto lo hace más adecuado para piezas de fundición más grandes o pesadas.
El proceso es más largo debido al secado, pero el molde es más resistente y resistente al agrietamiento. La fundición en arena seca se suele utilizar para piezas muy grandes, como maquinaria pesada o componentes industriales de gran tamaño.
Ventajas:
- Moldes más fuertes
- Bueno para piezas de fundición grandes
- Menos defectos de fundición
Desventajas:
- Mayor tiempo de producción
- Más caro que la arena verde
Este método es mejor cuando necesitas moldes fuertes y estables para proyectos de gran escala.
Procesos de fundición en molde permanente
La fundición en molde permanente utiliza moldes metálicos duraderos en lugar de moldes de arena desechables. Estos procesos permiten fabricar numerosas piezas con la misma forma, superficies lisas y buena resistencia.
Fundición a presión por gravedad
En la fundición por gravedad, el metal fundido se vierte en un molde metálico a mano o con una cuchara. La gravedad ayuda a que el metal llene todos los espacios dentro del molde. Este proceso no utiliza presión ni vacío adicionales.
Este método se puede utilizar para producir cantidades medianas y grandes de piezas metálicas. La fundición por gravedad es muy común para fabricar productos de aleaciones de aluminio, magnesio o cobre. Obtendrá piezas resistentes con un mejor acabado superficial que la fundición en arena.
Beneficios clave:
- Buena precisión dimensional
- Moldes reutilizables
- Menos desperdicio en comparación con la fundición en arena
Productos comunes:
- Piezas de automóvil
- Componentes de la máquina
- Accesorios de tubería
Fundición a presión a baja presión
La fundición a baja presión utiliza una cámara especial bajo el molde llena de metal fundido. Este se introduce en el molde mediante aire a baja presión, generalmente inferior a 1 bar.
Esta presión adicional ayuda a rellenar las zonas delgadas del molde mejor que la fundición por gravedad. El proceso es más lento, pero se obtienen piezas más resistentes y detalladas. Este proceso funciona especialmente bien con aleaciones de aluminio y magnesio.
Principales ventajas:
- Control preciso del llenado
- Menos porosidad
- Bueno para piezas de paredes delgadas
Este método se utiliza a menudo para ruedas, piezas de motor y carcasas en la industria automotriz.
Fundición a presión al vacío
En la fundición a presión al vacío, una bomba de vacío extrae el aire de la cavidad del molde. Esto ayuda a impulsar el metal fundido hacia todos los rincones del molde.
Se obtienen piezas con muy poco gas atrapado o porosidad, lo que las hace resistentes y herméticas. Este proceso es ideal cuando se requiere alta precisión para piezas delgadas o detalladas. Es una excelente opción en industrias como la aeroespacial y la electrónica.
Puntos clave:
- Superficies muy lisas
- Alta densidad, bajas tasas de defectos
- Ideal para aleaciones ligeras y piezas pequeñas y medianas.
La fundición a presión al vacío se utiliza a menudo para carcasas eléctricas, engranajes y componentes de alta precisión.
Fundición a la cera perdida y fundición por inversión
Tanto la fundición a la cera perdida como la fundición por espuma perdida utilizan patrones para formar moldes, pero emplean materiales y pasos diferentes. Cada proceso es útil para fabricar piezas con formas, tamaños o detalles específicos.
Fundición de inversión
La fundición a la cera perdida utiliza un molde de cera o plástico. Primero, el molde se recubre con una pasta cerámica especial y luego con arena fina. Cuando la capa cerámica se endurece, la cera se funde, dejando un espacio vacío.
Se vierte metal fundido en este espacio para crear la pieza final. Este método permite crear formas complejas con superficies lisas y tolerancias ajustadas.
Usos principales:
- Piezas metálicas pequeñas o detalladas
- Componentes de alta precisión
- Joyas, herramientas médicas y piezas aeroespaciales
Ventajas:
- Bueno para detalles finos
- Funciona con muchos metales.
Contras:
- Más pasos y tiempo que otros métodos.
- Costoso para piezas grandes
Fundición por espuma perdida
La fundición a la espuma perdida es similar, pero el molde es de espuma de poliestireno en lugar de cera. Se coloca el molde de espuma en una caja llena de arena. Al verter el metal fundido, la espuma se evapora y el metal ocupa exactamente el espacio que dejó la espuma.
Esto facilita la creación de formas difíciles de producir con otros tipos de fundición. La fundición a espuma perdida funciona bien para piezas grandes o complejas sin necesidad de usar machos.
| Característica | Fundición de inversión | Fundición por espuma perdida |
|---|---|---|
| Patrón | Cera/Plástico | Espuma |
| Eliminación de patrones | Derretido | Vaporizado |
Se obtienen menos costuras en el molde, por lo que se dedica menos tiempo a limpiar las piezas terminadas. Este proceso es útil cuando se desea crear prototipos o piezas únicas sin necesidad de herramientas costosas.
Técnicas de fundición modernas y especializadas
Algunos métodos de fundición emplean técnicas especiales para crear piezas metálicas resistentes, precisas o únicas. Estos procesos permiten fabricar artículos como tuberías, engranajes y barras metálicas largas.
Fundición centrífuga
La fundición centrífuga se utiliza para fabricar objetos huecos y redondos, como tubos y anillos. En este proceso, se vierte metal líquido en un molde giratorio. El hilado empuja el metal hacia afuera, contra las paredes del molde, eliminando burbujas de aire e impurezas.
Este método produce piezas densas, resistentes y uniformes sin costuras. La superficie interior suele ser más lisa, mientras que las impurezas se desplazan hacia el centro, donde pueden eliminarse. Funciona bien con metales como el hierro y el acero, así como con el bronce y el aluminio.
Productos típicos:
- Tuberías de agua
- Bujes
- Volantes de inercia
Debido a sus resultados confiables, la fundición centrífuga es común en la fabricación de piezas que necesitan soportar un uso o presión intensivos.
Fundición en molde de concha
La fundición en molde es un proceso en el que se utiliza una fina capa de arena y una resina especial como molde. Se empieza calentando un molde metálico y cubriéndolo con una mezcla de arena y resina. El calor endurece la capa, creando una capa de molde resistente y delgada.
Una vez que la carcasa se enfría, se desprende del molde y se ensambla con otra mitad. A continuación, se vierte el metal fundido para crear la pieza final. Este método proporciona acabados suaves y bordes afilados, lo cual es beneficioso si se desean formas detalladas o intrincadas.
Características principales de la fundición en molde de cáscara:
- Buen acabado superficial
- Alta precisión y repetibilidad
- Funciona para piezas de tamaño pequeño a mediano.
Los productos comunes incluyen cuerpos de válvulas, carcasas de engranajes y culatas de cilindros.
Colada continua
La colada continua se utiliza para fabricar formas alargadas, como varillas, barras y láminas. En este proceso, se vierte el metal fundido en un molde abierto por ambos extremos. A medida que el metal se enfría, sale lentamente del molde formando una pieza continua.
La principal ventaja es que se pueden fabricar productos de casi cualquier longitud con poco desperdicio. Este proceso está altamente automatizado, por lo que se utiliza a menudo en grandes fábricas. Funciona bien con metales como el acero, el cobre y el aluminio.
Beneficios de la colada continua:
- Calidad constante
- Alta eficiencia
- Costos de producción más bajos
Este método se ve a menudo al fabricar rieles, vigas y otros productos metálicos estructurales que necesitan ser uniformes y resistentes.
Procesos de fundición a presión
La fundición a presión utiliza alta presión para introducir el metal fundido en moldes de acero, también llamados matrices. Es un proceso rápido y preciso, lo que lo hace popular para producir piezas metálicas con superficies lisas y dimensiones ajustadas.
Existen dos tipos principales: cámara caliente y cámara fría. Cada método se adapta a determinados metales y necesidades de producción.
Fundición a presión en cámara caliente
La fundición a presión en cámara caliente es la mejor opción para metales con puntos de fusión bajos, como el zinc, el magnesio y algunas aleaciones de plomo. En este proceso, el sistema de inyección está siempre en contacto con el metal fundido. El metal fluye directamente hacia la matriz desde la cámara de la máquina.
Este método es rápido, con ciclos cortos que permiten producir grandes cantidades de piezas en menos tiempo. El funcionamiento automático también reduce la mano de obra. Sin embargo, no se puede utilizar la fundición en cámara caliente para aluminio ni metales con puntos de fusión altos, ya que dañarían la máquina.
La fundición a presión en cámara caliente es común para fabricar piezas pequeñas y medianas. Se utiliza a menudo para componentes de automóviles, piezas de juguetes y artículos de ferretería. El proceso proporciona formas precisas y superficies lisas, con poca necesidad de acabado adicional.
| Ventajas clave | Limitaciones principales |
|---|---|
| Alta velocidad de producción | No apto para aluminio. |
| Alta precisión | Limitado a metales de bajo punto de fusión |
Fundición a presión en cámara fría
La fundición a presión en cámara fría se utiliza para metales con puntos de fusión más altos, como el aluminio, el cobre y el latón. En este proceso, el metal se funde en un horno independiente y luego se vierte en el sistema de inyección. El metal se introduce en la matriz mediante un pistón.
Este método ayuda a proteger las piezas de la máquina del daño por calor, lo cual es importante al trabajar con metales más calientes. Sin embargo, los tiempos de ciclo son algo más largos en comparación con la fundición en cámara caliente.
La fundición a presión en cámara fría es una buena opción para piezas más grandes o pesadas, como bloques o carcasas de motor. Este proceso produce piezas resistentes y detalladas, pero puede requerir mayor mantenimiento para las piezas móviles expuestas al metal fundido.