Fundición de Metales: Definición, Tipos y Proceso Completo

¿Qué es la Fundición de Metales?

La fundición de metales es el proceso en el que se vierte metal fundido en un molde que contiene una cavidad hueca con la forma geométrica deseada, permitiendo que se enfríe y solidifique para formar una pieza sólida. El término "fundición" también describe la pieza fabricada mediante este proceso, que se remonta 6000 años.

Históricamente se usa para fabricar piezas complejas y/o grandes, que serían difíciles o costosas de fabricar con otros procesos de manufactura.

La fundición es un proceso moderno con raíces antiguas. En él, las formas metálicas se crean vertiendo metal fundido en una cavidad de molde, donde se enfría y luego se extrae.

Es probablemente el proceso industrial más antiguo e influyente de la historia. Se usa para fabricar muchos objetos metálicos de la vida diaria: piezas de automoción, ruedas de tren, postes de luz, pedales de autobús escolar y mucho más.

Además, las fundiciones dependen del reciclaje de metal como fuente de materia prima rentable, reduciendo significativamente la chatarra que podría terminar en vertederos.

El Proceso de Fundición de Metales

1. Fabricación del Modelo (Patternmaking)

Un modelo es una réplica del exterior de la pieza fundida. Los modelos suelen ser de madera, metal, plástico o yeso. La fabricación de modelos es crucial en la fabricación industrial de piezas, donde se necesitan cálculos precisos para que las piezas encajen y funcionen juntas.

2. Fabricación de Nucleos (Core Making)

Si la fundición es hueca, una pieza adicional de arena o metal (llamada núcleo) da forma al interior para hacerlo hueco. Los núcleos suelen ser resistentes pero colapsables para poder extraerlos fácilmente de la pieza terminada.

3. Moldeo (Molding)

Para visualizar el proceso, imagina caminar por la playa hacia el océano. Observa la huella que dejas en la arena húmeda. Tu pie sería el núcleo, y la impresión en la arena es un molde de tu pie.

El moldeo es un proceso de varios pasos que forma un molde alrededor del modelo usando arena de moldeo. En fundición, el molde se contiene en un marco llamado cajón de moldeo. La arena verde (arena de moldeo) se aprieta en el cajón alrededor del modelo.

Esto se conoce como fundición en arena verde. Una vez la arena está compacta, el modelo se retira y el molde permanece. Alternativamente, se puede crear un molde metálico de dos piezas no destructible para usarse repetidamente y fundir piezas idénticas para aplicaciones industriales.

4. Fundición y Vertido del Metal Fundido

Tras fundir el metal, se vierte en la cavidad del molde y se deja solidificar. Una vez solidificado, comienza el proceso de desmoldeo: los moldes se vibran para separar la arena de la pieza.

En aplicaciones industriales, equipos como los desmoldeadores de doble masa mantienen alta la producción gracias a su rendimiento eficiente y suave. La arena removida se recoge, enfría y recupera para reutilizarse en futuras fundiciones.

5. Limpieza

En este paso final, la pieza fundida se extrae del molde y se rebaba. Durante el rebabado, el objeto se limpia de cualquier material de moldeo y se eliminan los bordes rugosos.

Tipos de Fundición de Metales

La fundición se divide en dos grupos según la naturaleza del molde: moldes desechables (expendable) y moldes permanentes. Se subdividen según el material del modelo.

• Moldes reutilizables:
  • Moldes permanentes
  • Moldes semipermanentes
  • Fundición por gravedad (slush casting)
  • Fundición centrífuga
  • Fundición a presión
  • Fundición a presión (die casting)
• Moldes desechables:
  • Fundición en arena
  • Moldeo por capa (shell molding)
  • Fundición por inversión (cera perdida)
  • Molde completo o espuma (full mold/foam)

Fundición en Molde Desechable (Expendable Mould Casting)

Como su nombre indica, usa un molde temporal no reutilizable para producir la fundición final, ya que el molde se rompe para extraer la pieza. Estos moldes suelen ser de arena, cerámica y yeso, unidos con aglutinantes para mejorar sus propiedades. Permite fundir geometrías complejas e intrincadas.

Fundición en Molde Permanente (Permanent Mould Casting)

También llamada fundición en molde no desechable, usa moldes permanentes reutilizados tras cada ciclo. Aunque produce piezas repetibles por reutilizar el mismo molde, solo permite fundiciones simples, ya que el molde debe abrirse para extraer la pieza.

Fundición en Molde Compuesto (Composite Mould Casting)

Como su nombre sugiere, usa tanto moldes desechables como reutilizables. Incluyen normalmente materiales como arena, madera, grafito y metal.

Aplicaciones de la Fundición de Metales

El consumo de fundición por sectores destaca su importancia en cualquier entorno industrial:

• Transporte: Automoción, aeroespacial, ferroviario y naval
• Equipos pesados: Construcción, agricultura y minería
• Herramientas de máquina: Mecanizado, fundición, moldeo de plásticos, forja, extrusión y conformado
• Maquinaria de planta: Química, petróleo, papel, azúcar, textil, acero y plantas térmicas
• Defensa: Vehículos, artillería, municiones, almacenamiento y equipos de apoyo
• Máquinas eléctricas: Motores, generadores, bombas y compresores
• Ferretería: Tuberías, juntas, válvulas y accesorios de fontanería
• Hogar: Electrodomésticos, cocina, jardinería, muebles y accesorios
• Objetos de arte: Esculturas, ídolos, muebles, lámparas y artículos decorativos

Ventajas de la Fundición de Metales

• Puede producir formas complejas
• Características como cavidades internas o secciones huecas se logran fácilmente
• Componentes grandes pueden producirse en una sola pieza
• Materiales difíciles o costosos de fabricar con otros procesos pueden fundirse
• Comparado con otros procesos, es más barato para cantidades medianas a grandes
• Casi todos los metales pueden fundirse
• Forma casi neta (near net shape) a menudo sin o con mínimo post-procesado

Desventajas de la Fundición de Metales

• Acabado superficial relativamente grueso, requiriendo tolerancias más amplias; no apto para superficies de contacto
• La fundición en molde por capa tiene límites de tamaño y modelo
• Los modelos requieren tiempo y son costosos, aunque la manufactura aditiva (binder jetting) se usa lately para fabricar moldes
• La fundición a presión (die casting) puede ser muy costosa para cantidades pequeñas/medianas por el alto coste del molde
• El tamaño de pieza y opciones de material dependen del proceso. Por ejemplo, solo metales no ferrosos para moldes permanentes

Preguntas Frecuentes

¿Cómo se llama la fundición de metales?

En metalurgia y joyería, la fundición es un proceso donde metal líquido se vierte en un molde (generalmente mediante un crisol) que contiene una impresión negativa (imagen tridimensional negativa) de la forma deseada. El metal se vierte a través de un canal hueco llamado canal de alimentación (sprue).

¿Cuáles son los 4 tipos de fundición?

Procesos de conformado en caliente como fundición a presión (die casting), fundición por inversión, fundición en yeso y fundición en arena, cada uno con beneficios únicos de manufactura.

¿Qué se necesita para la fundición de metales?

Requiere diversas herramientas y materiales. El recipiente para el metal fundido se llama "crisol". Otros equipos: horno, cajones de moldeo, apisonador manual, tenazas para crisol, varilla de ventilación, tamiz manual y pulverizador de agua.

¿Para qué se usa la fundición de metales?

Proceso de 7000 años usado en manufactura y bellas artes. El metal fundido se transfiere del crisol al molde para crear un objeto metálico positivo. El metal y molde se enfrían, y el objeto se extrae y termina.

¿Cuáles son los tipos de fundición?

10 Tipos Diferentes de Procesos de Fundición:

• Fundición en arena.
• Fundición por inversión.
• Fundición a presión (die casting).
• Fundición a baja presión.
• Fundición centrífuga.
• Fundición a presión por gravedad.
• Fundición a presión al vacío.
• Fundición por compresión (squeezing die casting).

¿Qué productos se fabrican por fundición?

Ejemplos de Productos de Fundición:

• Carcasa de bomba.
• Segmentos de anillo fundidos.
• Puertas de horno industrial.
• Carcasa de boca de incendios.
• Cuello de boca de incendios.
• Horno de tratamiento térmico.
• Placa de montaje grande de aluminio.
• Caja de cambios de aluminio.

¿Cuáles son las ventajas de la fundición?

Ventajas de la fundición de metales:

• Puede producir formas complejas.
• Cavidades internas o secciones huecas se funden fácilmente.
• Componentes significativos en una sola pieza.
• Materiales difíciles o costosos con otros procesos pueden fundirse.

¿Cuáles son las desventajas de la fundición?

Junto a las ventajas, la fundición tiene desventajas:

• Mal acabado superficial, requiriendo operaciones de acabado.
• Defectos de fundición inherentes al proceso.
• Baja resistencia a fatiga comparada con forja.
• No es económica para producción en masa.

¿Cuál fue el proceso de fundición más popular?

La fundición en arena es con mucho la forma más usada, aunque tiene un aspecto que la hace inapropiada para algunos proyectos: los modelos de arena deben retirarse del molde que crean, lo que puede requerir construcción intrincada del modelo.

¿Cuándo se inventó la fundición de metales?

Hoy es un proceso complejo que requiere química exacta y ejecución impecable. Aunque los métodos actuales son relativamente nuevos comparados con la historia humana, la primera fundición de metales se remonta al 4000 a.C.

¿Cómo se funde el metal para fundición?

Los metales pueden fundirse con soplete, horno eléctrico, de propano, de inducción o incluso de microondas. La elección depende del presupuesto, tipo de material y cantidad a fundir.

¿Cómo se fabrican los moldes metálicos?

Como proceso de manufactura, el moldeo por inmersión (dip molding) es similar a la fabricación tradicional de velas. Moldes metálicos calentados se sumergen en un tanque de material líquido caliente o a temperatura ambiente. Luego se extraen y curan antes de desmoldear la pieza.

¿Cómo hago un molde para fundición?

• Coloca tu objeto en la base de un vaso desechable, en una cama superficial de plastilina o arcilla.
• Vierte silicona en el vaso con el objeto y deja secar 15 min.
• Voltea el molde sobre superficie nivelada, fíjalo con cinta adhesiva y comienza a verter tu primera fundición.