Conclusiones clave
| Puntos clave | Fundición de inversión | Fundición a presión |
|---|---|---|
| Proceso | Utiliza un patrón de cera recubierto de cerámica; cera derretida para crear el molde. | Metal fundido forzado bajo alta presión dentro de una matriz de acero reutilizable. |
| Materiales | Metales de alto punto de fusión (acero, acero inoxidable, titanio, superaleaciones). | Metales no ferrosos (aluminio, zinc, magnesio, cobre). |
| Tolerancias | Moderado (±0,5 mm a ±0,1 mm). | Ajustado (±0,05 mm a ±0,2 mm). |
| Acabado de la superficie | Bueno (Ra 1,6–6,3 μm); puede requerir acabado. | Excelente (Ra 0,8–3,2 μm); posprocesamiento mínimo. |
| Costo | Mayor costo por unidad para lotes pequeños; menor costo de herramientas. | Alto costo inicial de matriz; menor costo por unidad para grandes volúmenes. |
| Volumen de producción | Ideal para bajo a medio volúmenes (prototipos, piezas personalizadas). | Mejor para alto volumen producción en masa. |
| Complejidad de la pieza | Geometrías altamente complejas, detalles intrincados y características internas. | Complejidad moderada; posibles paredes delgadas y detalles finos. |
| Aplicaciones | Aeroespacial, joyería, implantes médicos, arte. | Repuestos para automóviles, electrónica de consumo, electrodomésticos, ferretería. |
¿Qué es la fundición de inversión?
La fundición de inversión es un método de conformado de metales de precisión que crea piezas complejas con excelente acabado superficial y precisión dimensional.
La fundición a la cera perdida se remonta a miles de años. Civilizaciones antiguas de China, Egipto y México emplearon formas tempranas de esta técnica para crear intrincados objetos de bronce y joyería alrededor del 4500 a. C.
El proceso también se denominaba “fundición a la cera perdida” porque se utilizaban patrones de cera que se derretían.
Durante la Revolución Industrial, los dentistas adoptaron el método para hacer coronas e incrustaciones.
En la década de 1940, la Segunda Guerra Mundial generó una gran demanda de piezas de precisión, lo que impulsó la fundición de precisión a la fabricación convencional.
Hoy en día, el modelado computacional y los equipos automatizados han mejorado drásticamente el proceso. La fundición de precisión moderna permite producir piezas con tolerancias de hasta ±0,5 mm.
Proceso y técnicas
La fundición de inversión comienza con la creación de un patrón de cera que es una réplica exacta de la pieza deseada.
A continuación, el patrón se fija a un "árbol" con otros patrones de cera. Este conjunto se sumerge repetidamente en lechada cerámica y se recubre con estuco para formar una carcasa.
(El “árbol” se refiere a una estructura ramificada que mantiene unidos múltiples patrones de cera durante el proceso de fabricación del molde).
Una vez endurecida la cáscara, se coloca boca abajo en un horno. La cera se derrite y se escurre (de ahí el término "cera perdida"), dejando un molde hueco de cerámica.
El molde se precalienta a altas temperaturas antes de verter el metal fundido. Tras enfriarse, la carcasa de cerámica se separa para revelar las piezas fundidas. Los pasos finales incluyen el corte de las piezas del árbol y el acabado.
Materiales utilizados en la fundición a presión de inversión
La fundición a la cera perdida funciona con una amplia gama de metales y aleaciones. Los materiales más comunes incluyen:
Aleaciones ferrosas:
- Aceros al carbono y de baja aleación
- Acero inoxidable
- Aceros para herramientas
Aleaciones no ferrosas:
- Aluminio
- Aleaciones a base de cobre (bronce, latón)
- Aleaciones a base de níquel
- Titanio
Los materiales de la cubierta cerámica suelen estar compuestos de sílice, circón y silicatos de aluminio. Estos materiales pueden soportar las temperaturas extremadamente altas necesarias para el vertido de metales fundidos.
Descripción general de la fundición a presión
La fundición a presión es un proceso popular de conformado de metales que ofrece altas velocidades de producción y excelente precisión dimensional. Se utiliza ampliamente en industrias que requieren piezas metálicas complejas con una calidad constante.
A diferencia de la fundición a la cera perdida, la fundición a presión está diseñada para producciones de gran volumen. Las matrices están fabricadas con acero para herramientas duradero, capaz de soportar miles de ciclos de fundición.
Las máquinas de fundición a presión vienen en dos tipos principales: cámara caliente y cámara fría máquinas.
Máquinas de cámara caliente:
- Ideal para metales de bajo punto de fusión como zinc y magnesio.
- El metal se funde directamente en la máquina.
- Tiempos de ciclo más rápidos
- Bueno para piezas más pequeñas
Máquinas de cámara fría:
- Mejor para aluminio, cobre y otras aleaciones de mayor temperatura.
- El metal se funde por separado y se añade a la máquina.
- Puede manejar piezas más grandes
- Se utiliza más comúnmente en aplicaciones industriales.
Aleaciones de uso común
Aleaciones de aluminio Son los más populares debido a su excelente combinación de propiedades ligeras y resistencia.
Aleaciones de zinc Proporcionan una excelente reproducción de detalles y capacidades de fundición de paredes delgadas.
Aleaciones de magnesio Ofrece la opción más liviana manteniendo una buena resistencia.
Aleaciones de cobre Los metales como el latón y el bronce proporcionan mayor resistencia, conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, pero son más caros y difíciles de fundir.
Comparación entre fundición de inversión y fundición a presión.
Diferencias clave
La mayor diferencia radica en los moldes. La fundición a presión utiliza moldes metálicos reutilizables, mientras que la fundición a la cera perdida requiere un molde nuevo para cada pieza. Esto hace que la fundición a presión sea más económica para grandes producciones, pero la fundición a la cera perdida es mejor para piezas complejas o detalladas.
Calidad y Precisión
La fundición a la cera perdida suele ofrecer mejores acabados superficiales y tolerancias más ajustadas. Con este método, se pueden lograr detalles de hasta 0,1 mm. El proceso permite geometrías y características internas más complejas que serían imposibles con la fundición a presión.
La fundición a presión proporciona una buena precisión dimensional, pero puede tener limitaciones con ciertas formas complejas.
Velocidad y volumen de producción
La fundición a la cera perdida requiere considerablemente más tiempo. Cada pieza requiere la creación de un nuevo patrón de cera y una nueva carcasa de cerámica, lo que aumenta el tiempo de producción. Para lotes pequeños de menos de 100 piezas, esto podría no ser muy importante.
Si su proyecto necesita más de 10.000 piezas, la fundición a presión resulta mucho más rentable.
Ventajas y limitaciones
Ventajas y desventajas de la fundición de inversión
Ventajas:
- Excelente para diseños complejos. con detalles intrincados y paredes delgadas
- Alta precisión dimensional (0,005 pulgadas por pulgada)
- Acabado superficial superior Requiere un posprocesamiento mínimo
- Amplia selección de materiales incluidos aceros, aceros inoxidables y aleaciones exóticas
- Bueno para pequeñas producciones con menores costos de herramientas
Limitaciones:
- Mayor costo por unidad en comparación con la fundición a presión
- Tasa de producción más lenta debido a múltiples pasos del proceso
- Limitaciones de tamaño (normalmente piezas más pequeñas)
- Proceso que requiere mucha mano de obra Requiere técnicos calificados
- Plazos de entrega más largos Desde el diseño hasta la pieza terminada
Ventajas y desventajas de la fundición a presión
Ventajas:
- Tasas de producción muy rápidas para la fabricación de gran volumen
- Bajo costo por unidad una vez establecidas las herramientas
- Buena consistencia dimensional en grandes series de producción
- Excelente para piezas de paredes delgadas. (tan fino como 0,5 mm)
- Acabado superficial liso con buena reproducción de detalles
Limitaciones:
- Altos costos iniciales de herramientas que debe amortizarse
- Limitado a metales no ferrosos como el aluminio, el zinc y el magnesio
- Posibilidad de problemas de porosidad en secciones más gruesas
- No es ideal para tiradas de producción pequeñas. debido a los costos de instalación
- Menos adecuado para piezas que requieren alta resistencia.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los factores clave que afectan la elección entre la fundición de inversión y la fundición en arena?
La fundición a la cera perdida produce mejores acabados superficiales y tolerancias más ajustadas que la fundición en arena. Si su pieza requiere precisión o una buena apariencia, la fundición a la cera perdida tiene la ventaja.
La fundición en arena suele ser más económica para piezas muy grandes, donde la fundición a la cera perdida no sería práctica. Las limitaciones de tamaño de la fundición a la cera perdida hacen que la fundición en arena sea más adecuada para componentes de mayor tamaño.
Los costos de herramientas para la fundición en arena son más bajos que los de la inversión y la fundición a presión, lo que lo hace ideal para prototipos o piezas únicas donde el costo es la principal preocupación.