Cosas que debe saber sobre la fundición de metales

A lo largo de su historia, la fundición de metales se ha utilizado para hacer de todo, desde espadas hasta turbinas eólicas, y hoy en día es uno de los métodos más valiosos y versátiles para fabricar piezas metálicas de alta calidad.

¿Qué es la fundición de metales?

Fundición de metales es un proceso de fabricación/delicado que consiste en verter metal líquido fundido en un molde.

La estructura interior del molde se combina con una impresión negativa de la pieza que se está haciendo, por lo que cuando el metal fundido se enfría y se solidifica dentro del molde, toma la forma de la pieza final. La pieza terminada se retirará del molde.

Existen diferentes variedades de fundición de metales, cada una con sus propias ventajas particulares dependiendo de sus campos de uso. Los patrones, moldes y técnicas de relleno pueden variar mucho entre estas diferencias.

Aunque es un proceso versátil de fundición de metal, las piezas de fundición están sujetas a ciertas restricciones de diseño y los ingenieros deben tener en cuenta la contracción del metal durante la etapa de enfriamiento.

El proceso de fundición de metales

El proceso central de fundición de metales consiste en calentar y verter el metal en un molde, luego de que se enfríe y se solidifique, luego se retira la pieza terminada del molde. En casos comunes, hay más etapas en el proceso y diferentes procesos de fundición de metales funcionan con diferentes enfoques.

Los pasos varían para las diferentes variantes de lanzamiento, mientras que algunos se omiten por completo.

1. Hacer el patrón: Un patrón es un paso necesario para la mayoría de las piezas fundidas de metal, y un duplicado de la pieza final es la clave para hacer el molde. Los patrones pueden ser permanentes o flexibles porque el material suele ser cera, madera y plástico.

1. Hacer el núcleo: Para la fundición de piezas huecas es necesario un núcleo, una pieza sólida de material colocada dentro de la cavidad del molde que da forma a la geometría interior de una pieza fundida. (Por ejemplo, un núcleo cilíndrico dentro de un molde cilíndrico más grande producirá una pieza fundida en forma de tubo).

1. Hacer el molde: Los moldes se fabrican de diferentes maneras dependiendo de la aplicación del objetivo. Por ejemplo, los moldes de metal permanentes se pueden hacer usando una máquina CNC, mientras que los moldes de arena se hacen aplicando una mezcla de arena al exterior de un patrón. La fabricación de moldes se conoce como fabricación de moldes y es una disciplina especializada.

1. Llenado del molde: Calentar el metal hasta que se derrita, luego verterlo o forzarlo en el molde. En la fundición por gravedad, por ejemplo, se vierte el material fundido hacia abajo en la cavidad, se fuerza dentro de la cavidad a alta presión, se requieren altas fuerzas de sujeción para mantener la matriz segura, en la fundición a alta presión.

1. Extracción de la pieza: Después de que la pieza de fundición se haya enfriado y solidificado, retírela del molde. Para procesos como la fundición en arena, el molde debe destruirse para llegar a la parte interior; para moldes permanentes, las dos mitades del molde de metal se separarán y estarán listas para usar nuevamente.

1. Posprocesamiento: Es posible que sea necesario limpiar las piezas de metal fundido (para eliminar los restos del molde, por ejemplo) u otros pasos de procesamiento posterior antes de que estén listas para su uso.

Resistencia de la fundición de metales

Hay muchas buenas razones para elegir la fundición de metales en lugar de otras opciones de metalurgia, como la forja o el mecanizado CNC. . Algunos de los beneficios clave de la fundición de metales incluyen:

Puede producir piezas grandes y pesadas

Puede producir piezas de paredes muy gruesas

Adecuado para piezas grandes de una sola pieza (en lugar de componentes ensamblados)

Excelentes cualidades de rodamiento

Ideal para algunas aleaciones ligeras

Versatilidad de materiales

Las limitaciones de la fundición de metales incluyen defectos inevitables, precisión dimensional limitada, mano de obra intensiva y, por lo general, cantidades mínimas de pedido altas.

Los principales tipos de piezas fundidas de metal

Fundición a presión

Este proceso de fundición a presión es uno de los tipos de fundición más importantes utilizados para fabricar moldes de plástico complejos, dos de los cuales utilizan herramientas de molde de acero para herramientas reutilizables. Cavidad, que permite a los ingenieros fabricar piezas con detalles finos.

El costo de crear moldes personalizados es alto, lo que hace que el proceso sea más común en la producción en masa. Sin embargo, una vez fabricados, estos moldes se pueden utilizar varias veces. Las piezas fundidas a presión suelen tener un excelente acabado superficial.

Tanto la fundición a presión de aluminio como la fundición a presión de magnesio se utilizan ampliamente para piezas de alta calidad.

Fundición por gravedad

Al igual que la fundición a presión, la fundición por gravedad es un método de fundición de metal utilizando moldes metálicos reutilizables. Sin embargo, la fundición por gravedad se basa en la gravedad para mover el metal líquido a través del molde de arriba a abajo, en lugar de la presión. El molde debe precalentarse antes de la primera colada y suele ser de hierro fundido por su baja fatiga térmica.

Casting de inversión

La fundición a la cera perdida, también llamada fundición a la cera perdida, es una forma de fundir metal utilizando un patrón y un molde asequibles:ambos elementos se destruyen durante el proceso de fundición (aunque la cera derretida a menudo se puede reutilizar).

Al igual que la fundición por gravedad, la fundición por inversión tiene una historia de miles de años. Durante el proceso de fundición a la cera perdida, se hace un patrón con cera o un material equivalente, a veces a mano, a veces con una impresora 3D de resina, antes de verter un material refractario en el patrón para hacer el molde.

La inversión consiste en aplicar una capa de cerámica alrededor del modelo, que luego se utiliza como molde para el metal fundido. Esta capa de cerámica se elimina en un proceso llamado pelado.

Fundición en arena

La fundición en arena es un método de fundición de metales sencillo y centenario que es más asequible que las tecnologías alternativas. Utiliza arena (mezclada con materiales aglutinantes como la arcilla) como material del molde, y el molde puede soportar altas temperaturas.

En el proceso de fundición en arena, el modelo se sumerge en la arena en una caja especial llamada matraz. Al compactar arena alrededor del modelo, se puede hacer un molde y se puede verter metal fundido en él.

La arena utilizada en el proceso de fundición de metales puede ser arena verde (arcilla húmeda) o arena fraguada al aire (arena seca con un adhesivo).

Otros procesos de fundición

Hay docenas más de procesos de fundición de metales que se utilizan en la fabricación, incluido el moldeo por marga y el moldeo por concha (ambos procesos de moldes desechables) y procesos de moldeo permanente como la fundición centrífuga y la fundición continua.