Fundición de aluminio en mecanizado CNC:ventajas, desventajas y cómo elegir el mejor método

A la hora de diseñar una pieza mecanizada, una de las principales consideraciones es su material. Las aleaciones de aluminio se utilizan comúnmente en el mecanizado CNC para una variedad de industrias y aplicaciones. Sin embargo, antes de poder darle forma en piezas de precisión, primero debe pasar por uno de varios procesos de fundición. 

Cada método de fundición ofrece ventajas y consideraciones únicas. Este artículo explora los pros y los contras del mecanizado CNC de aluminio y proporciona una descripción general de las técnicas de fundición más comunes y por qué cada una podría recomendarse para un proyecto. 

Los clientes suelen elegir el aluminio por su atractivo visual porque puede lograr un acabado de alto brillo. La mayoría de las aleaciones de aluminio también son altamente resistentes a la corrosión y es posible que no requieran pintura ni acabado. Y, por supuesto, el aluminio es bien conocido por su relación resistencia-peso; Es ideal para aplicaciones que requieren materiales livianos, como los de las industrias automotriz y aeroespacial. Debido a que el aluminio es más conductor que la mayoría de los otros tipos de metales (con excepción del cobre), a menudo se usa en gabinetes y componentes eléctricos.

Desde el punto de vista del mecanizado CNC, el aluminio tiene varias ventajas. Es más fácil de mecanizar porque se astilla más fácilmente y, en general, es más fácil de moldear, lo que permite tiempos de ciclo más rápidos. También requiere menos desbarbado durante el proceso de acabado. Debido a que no es tan duro como el acero o el hierro, las herramientas utilizadas para mecanizar el aluminio duran mucho más antes de requerir reemplazo. Al final, requiere menos mano de obra y puede ser una buena opción para pedidos de piezas de gran volumen.

Posibles desventajas del mecanizado CNC de aluminio

Si bien el aluminio cuenta con una alta relación resistencia-peso, todavía no es tan fuerte como el hierro o el acero. Y, si bien el aluminio es fácil de mecanizar, puede ser más difícil soldarlo y mantener tolerancias estrictas porque tiende a flexionarse de manera desigual cuando se expone a altas temperaturas.

La porosidad del aluminio también puede ser un problema, y los componentes con inclusiones que están expuestos a ciertos químicos pueden debilitarse, haciéndolos más propensos a sufrir fugas. Las aleaciones deben seleccionarse adecuadamente y deben implementarse controles de calidad para evitar tales problemas. Y no podemos ignorar el hecho de que el aluminio puede ser más costoso que el hierro o el acero. Las aplicaciones que no requieren materiales livianos o acabados de alta calidad a veces optan por el hierro o el acero. Es por eso que a menudo se utiliza hierro en tractores y otros equipos agrícolas. 

4 técnicas comunes de fundición de metal de aluminio 

Los métodos de fundición del aluminio desempeñan un papel fundamental a la hora de seleccionar el tipo de aleación. Aquí en Stecker trabajamos con muchas fundiciones ubicadas en el corazón del Medio Oeste, además de algunos socios internacionales. Los materiales de aleación de aluminio en bruto requieren fundición antes de mecanizarlos para obtener las piezas de precisión necesarias para una aplicación. Las técnicas de fundición de metales más comunes incluyen las siguientes:

1. Fundición a presión a alta presión

El método de fundición a presión inyecta aluminio fundido en un molde de acero a alta presión, que se solidifica rápidamente y toma la forma de la pieza final. Los moldes o troqueles son reutilizables, lo que los hace adecuados para grandes tiradas de producción.

¿Por qué elegirlo? Puede optar por la fundición a alta presión si necesita producir grandes cantidades de piezas complejas, de tolerancia estricta y de superficie lisa. Es apropiado para tiempos de respuesta más rápidos y tiene menos requisitos de acabado.

2. Fundición en molde permanente

De manera similar a la fundición a presión, la fundición en molde permanente utiliza un molde de acero para darle al aluminio la forma deseada. La diferencia es que para la fundición en molde permanente, el aluminio fundido se vierte en el molde y se llena mediante gravedad. La fundición a presión, por otro lado, utiliza alta presión para inyectar aluminio líquido en el molde. 

¿Por qué elegirlo? La fundición en molde permanente puede llevar más tiempo que la fundición a presión, pero podría ser una buena opción para aplicaciones que requieren menos porosidad (superficies más lisas) y mayor resistencia. 

3. Fundición en arena

La fundición en arena es el tipo más común de fundición. Como su nombre indica, el aluminio fundido se vierte en un molde de arena. Una vez enfriado, se retira el molde para revelar el producto que se envía para el mecanizado y acabado final. 

¿Por qué elegirlo? La fundición en arena tiene costos iniciales de herramientas más bajos y puede ser apropiada para pedidos de pequeñas cantidades. Incluso se puede utilizar para prototipos o componentes grandes que son difíciles de fabricar con otros métodos. Sin embargo, en general, la fundición en arena produce un acabado más rugoso y es más difícil lograr tolerancias estrictas, lo que podría requerir mecanizado y acabado adicionales.

4. Fundición de espuma perdida

La fundición de espuma perdida utiliza un patrón de espuma que se evapora cuando el aluminio fundido se vierte en el molde. Este método permite geometrías complejas y piezas con secciones huecas sin necesidad de núcleos.

¿Por qué elegirlo?  Se prefiere la fundición de espuma perdida para geometrías complejas y, por lo general, no requiere tanto mecanizado. A menudo se elige para diseños complejos y de alta tolerancia en grandes cantidades.

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Determinar qué aleación de aluminio utilizar

El aluminio puro es un material muy blando, por lo que no es adecuado para aplicaciones CNC. Las aleaciones de aluminio abordan este problema mejorando la ductilidad. A veces, el tipo de aleación determinará el tipo de método de fundición. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio 380 o 413 son las más adecuadas para la fundición a presión a alta presión, pero no se pueden fundir en arena porque su resistencia se verá comprometida. Una aleación 319 es mejor para la fundición en arena porque no requiere tratamiento térmico, lo que también contribuye a reducir los costos. Otras aleaciones apropiadas para la fundición en arena son la 333 y la 356.

Saber qué aleación de aluminio utilizar no siempre es una tarea sencilla. Una empresa de máquinas CNC podría recomendar un tipo de aleación de aluminio o método de fundición sobre otro según la complejidad del diseño, la precisión requerida, el volumen de producción, la rentabilidad u otros factores. Para explorar cómo un taller de mecanizado CNC trabajará con usted para determinar los próximos pasos, consulte nuestra Guía de taller de mecanizado CNC. .

Cuando un cliente acude a nosotros con el diseño de una pieza, nuestros expertos en mecanizado le ayudan a determinar los materiales y métodos ideales y más económicos a utilizar. ¿Se pregunta qué tipo de material o método de fundición es apropiado para su diseño? Póngase en contacto con el equipo de Stecker para una consulta y cotización gratuitas hoy.

Acerca del autor

A Jason le gusta resolver los desafíos de los clientes. Como vicepresidente de desarrollo comercial, Jason es responsable de desarrollar nuevos negocios además de ser la persona a quien acudir para varios de los clientes actuales de SMC. Jason ha trabajado en ingeniería, producción y ventas, y considera que su mayor fortaleza es brindar a los clientes soluciones a sus desafíos de fabricación.