Maestría en Fundición de Metales: Tolerancias de Precisión CNC Explicadas

Imagina esto: una técnica de fabricación que ha durado más de 6.000 años Y sigue siendo altamente valorada hoy. Eso es la fundición de metales.

Más metales se han fundido con el tiempo: oro alrededor de 4.000 a.C., seguido por bronce y cobre, y luego hierro alrededor de 1.000 a.C. La importancia de la fundición de metales no puede exagerarse. Incluso el progreso de la civilización misma fue nombrado según los procesos de fundición más usados en esa época: la Edad del Cobre, la Edad del Bronce, la Edad del Hierro.

Por supuesto, se han hecho avances técnicos a lo largo de los milenios, pero el principio básico y los beneficios permanecen iguales.

¿Por Qué Fundición?

La fundición simplifica el proceso de formar metal en productos. Así es como se hace: Metal fundido se vierte en un molde para crear un patrón deseado. Para retirar el patrón o pieza, se usa un ligero cono, a menudo llamado desmoldeo, en las superficies del patrón. Si se necesitan pasajes o cavidades dentro de la fundición, se hacen insertando núcleos en la caja de fundición una vez retirado el patrón.

La importancia de la fundición en el proceso de fabricación es significativa. Una fundición resulta en menos componentes y menos piezas que necesitan ensamblarse. Una soldadura que antes era una docena de piezas puede fundirse en una sola pieza, resultando en menos tiempo de ensamblaje, control de inventario más simple y una caída en el precio total. Además, la versatilidad general de la fundición es increíble.

Ventajas de la Fundición a Presión de Aluminio

Aunque los años recientes no se llaman "la Edad del Aluminio", podrían serlo. Hoy, el aluminio es deseado por su bajo peso y resistencia. Mientras los primeros productos comerciales de aluminio eran fundiciones de utensilios de cocina y varios artículos decorativos, las aplicaciones modernas de aluminio fundido a presión incluyen envolventes de pared delgada que requieren menos mecanizado y presentan un acabado superficial muy suave y atractivo.

No solo el aluminio crea un precio de pieza asequible, permite tiempos de ciclo rápidos y producción de alto volumen, hasta 1.000 piezas al día, dependiendo de las necesidades de mecanizado.

Mientras nos sumergimos en los tres métodos más importantes de fundición — fundición en arena, fundición a presión y fundición en molde permanente — recuerda que los beneficios de los tres procesos se magnifican cuando se usa aluminio. La excepción es el hierro, que no puede ponerse bajo alta presión, así que la fundición en arena es la única opción de fundición para el hierro.

Fundición en Arena y Fundición a Presión

La fundición en molde de arena es el método de fundición más versátil para producir muchos productos, especialmente aluminio. Un patrón se presiona en una mezcla de arena fina. Esto forma el molde en el que se vierte el metal. Para la fundición a presión, el metal fundido se fuerza a presión en un molde de acero (o matriz). La fundición a presión es perfecta para piezas formadas con precisión que requieren menos mecanizado y acabado.

Entonces, ¿cómo se comparan?

• Disponibilidad de aleaciones: Diferentes aleaciones están disponibles para uso en fundición en arena (aleación 319 o 356, por ejemplo) que no son posibles con fundición a presión. Todas las aleaciones tienen diferentes resistencias y características basadas en el producto

• Geometría: Algunos núcleos para pasajes no son posibles con fundición a presión, durante la cual el patrón debe salir recto del molde

• Velocidad: Se pueden hacer muchas más fundiciones a presión en una hora que en arena, así que la fundición a presión se usa normalmente para producción de alto volumen

• Tolerancias: Como la fundición a presión es una herramienta de acero mecánica, puede mantener tolerancias más ajustadas que la fundición en arena (más sobre tolerancias abajo)

• Mecanizado: Los costes de mecanizado de fundición a presión son menores por tener menos material, y ciertas superficies pueden quedarse como fundidas sin mecanizado requerido

• Utillaje: La fundición a presión resulta en un aumento significativo en el coste del utillaje de acero. Sin embargo, la inversión correcta en utillaje por adelantado resulta en un precio de pieza total menor

• Coste: La fundición en arena es un proceso de precio de pieza más caro que la fundición a presión, sin embargo la fundición en arena puede ser más económica para pequeñas cantidades y prototipos, diseños intrincados, y cuando la propia fundición es muy grande

Ahora, abordemos el método de molde permanente/semi-permanente, que cae entre los dos anteriores en muchos aspectos.

Molde Permanente o Semi-Permanente

La fundición en molde permanente involucra utillaje de acero junto con núcleos de arena según se necesite. Esa inversión en utillaje es más cara que la de fundición en arena pero no tan cara como la de fundición a presión.

A diferencia de la fundición a presión (metal a alta presión soplado en el molde), el proceso de molde permanente involucra flujo por gravedad o flujo a baja presión en el molde. Se puede aplicar vacío para mantener el flujo suave y ayudar a reducir porosidad.

Comparado con fundiciones a presión o en arena, las fundiciones en molde permanente a menudo pueden ser más fuertes. La fundición en molde semi-permanente significa que hay núcleos de arena colocados en el molde para crear pasajes internos que se eliminarán por quemado/sacudida. Esto se usa más a menudo con aluminio.

Dos Defectos Comunes de Fundición: Porosidad y No Limpieza

El líquido viaja naturalmente por poros, o espacios abiertos. Una pieza mal diseñada, con demasiado material, por ejemplo, abre porosidad. El atrapamiento de gas dentro de un molde a alta presión puede crear bolsas o picaduras, que podrían causar una fuga.

En la fundición en arena, la causa principal de porosidad es aire y/o gas atrapado, o posiblemente un defecto de arena, como suciedad. Aunque el proceso de fundición a presión — usando una explosión a alta presión de aluminio — crea aire atrapado más frecuentemente, típicamente ocurre bajo la superficie de la pieza. Una piel limpia, solo 2 mm se requiere, elimina cualquier problema de porosidad.

Típicamente, el material insuficiente es causado por una fundición doblada o una fundición mal diseñada (no suficiente material incorporado por adelantado). En fundición en arena o molde permanente la causa podría ser esmerilado o aserrado excesivo en la superficie, o un desplazamiento de núcleo que causa problemas dimensionales. Las causas en fundición a presión podrían involucrar recorte o, en la mayoría de casos, una fundición doblada (debido a paredes delgadas y cómo se expulsa del molde).

El material insuficiente lleva directamente a no limpieza. Cuando no hay suficiente material, o stock, para cortar, la herramienta programada no engancha el material; simplemente "corta" aire. Así que, en lugar de una superficie lisa cortada a máquina, es una superficie de fundición. La no limpieza puede ajustarse en la máquina profundizando un corte. Sin embargo, mantener un espesor mínimo podría impedir el uso de esta técnica.

Tolerancias de Fundición — Visión General e Importancia

Diferentes materiales y procesos involucran diferentes estándares. Así que, dependiendo del proceso particular, las tolerancias se revisan para posiciones, longitud (por pulgada), y grados de material así como los propios requisitos y especificaciones del cliente. Además, las asociaciones tienen sus propios estándares guía. Por ejemplo, una fundición a presión de aluminio debería seguir estándares de la Asociación del Aluminio y la Asociación Norteamericana de Fundición a Presión (NADCA). Sin embargo, las piezas de hierro deberían referenciarse a ISO 8062.

Cuando no se logran las tolerancias, mucho puede pasar…

• Más desperdicio de fundición o mecanizado
• Problemas de garantía de un cliente
• Un producto que no funciona correctamente
• Retrabajar el utillaje (fundición y/o mecanizado)
• Mecanizado extra

… y nada de eso es agradable porque, al final, todos afectan directamente a los costes, que podrían ser significativos. Así que, aunque hay múltiples procesos y detalles a considerar, lo más importante es asociarse con un equipo que entienda esta complejidad y pueda explicar cada proceso claramente para que se tome la decisión correcta.

¡Ve la Ventaja de Stecker en Fundición, Mecanizado, Tolerancias… y Más!

Stecker asume retos de fabricación complejos que otros en la industria evitan. Al asociarse con un taller de mecanizado CNC experimentado, dedicado y de confianza, obtienes ciertas ventajas.

NO encasillado en una sola fundición

Cuando un taller posee una fundición, los procesos y materiales a menudo están predeterminados sin importar si son correctos o no. Por otro lado, tener acceso a una amplia base de suministro con varios procesos y materiales puede emparejar una pieza con el proceso y socio exactos. En lugar de hacer que la pieza encaje en el proceso establecido, la pieza se pone en el proceso correcto. Stecker tiene asociaciones con más de 40 fundiciones, así que ¡Ventaja Stecker!

Gestión del Proveedor

Desde una perspectiva de proceso, Stecker añade valor prestando atención a cómo hace negocios una fundición. El control de proceso asegura piezas que cumplen requisitos de clientes. Stecker realiza auditorías que aseguran controles de proceso y documentación adecuados, así que ¡Ventaja Stecker!

Colaboración

No se puede exagerar: el trabajo en equipo previo entre el usuario final, el taller CNC y la fundición es vital. Una vez determinado un proceso, es el momento de diseñar la pieza para fabricabilidad. Stecker tiene ventaja con diferentes procesos y materiales, ¡así que Ventaja Stecker!

Una Guía con tu Cuenta de Resultados en Mente

Imagina este escenario: Un ingeniero tiene un proyecto 75% diseñado, así que se envía a cotizar. Stecker recibe la cotización, colabora con la fundición correcta, y recomienda:

• un cambio de material
• un cambio en la geometría
• un cambio en el método de fundición
• mecanizado añadido

Al revisar, se descubre que con el volumen proyectado, una fundición a presión (incluso con costes adicionales de utillaje por adelantado) puede ser la mejor solución. En seis meses se puede realizar un retorno, con el proyecto entrando a la mitad del precio, así que ¡Ventaja Stecker!

Verdadero Trabajo en Equipo

Stecker resuelve las necesidades únicas de cada cliente. Exploraremos lo que necesitas, revisaremos lo que podemos ofrecer, haremos una revisión de planos, determinaremos un proceso de fundición, discutiremos qué fundición puede ser un buen encaje, y descubriremos la mejor forma de avanzar. Es una asociación de elegir la mejor fundición y el mejor proceso, así que ¡Ventaja Stecker (¡y TÚ!)

Ahora que conoces la importancia de la fundición de metales y el poder de Stecker, lee estos mini-estudios de caso que muestran nuestra disposición para sumergirnos en situaciones desafiantes de mecanizado CNC: ¿En un Aprieto? 4 Proyectos Donde Stecker Machine Rescató Clientes en Apuros.

Sobre el Autor

Jason disfruta resolviendo retos de clientes. Como VP de Desarrollo de Negocio, Jason es responsable de desarrollar nuevo negocio junto con ser la persona de referencia para varios clientes actuales de SMC. Jason ha trabajado en ingeniería, producción y ventas, y encuentra su mayor fortaleza en proporcionar a los clientes soluciones a sus retos de fabricación.