¿Qué es una fundición?

Las fundiciones son instalaciones que producen piezas fundidas de metal y ofrecen servicios relacionados con la fundición

Las fundiciones son responsables de nuestro actual nivel de vida y desarrollo industrial, pero la mayoría de nosotros no sabemos casi nada sobre ellas. Entonces, ¿qué es una fundición?

Definición de fundición

En términos simplificados, una fundición es una fábrica donde se producen piezas fundiendo metal, vertiendo metal líquido en un molde y luego dejándolo solidificar. Incluso si nunca ha estado en una fundición, o si sabe cómo es una, está rodeado por las piezas fundidas de metal que producen. Es muy probable que estés leyendo esto a menos de 10 pies de distancia de uno.

Las fundiciones no solo producen productos metálicos para motores, vías férreas o componentes de tuberías. También forman componentes para máquinas que se requieren para fabricar muchos de los productos de consumo esenciales de los que dependemos. El 90 por ciento de todos los productos fabricados se basan en fundiciones de metal.

El proceso de casting

Para comprender una fundición, debe comprender el proceso de fundición. Los pasos generales involucrados en la fundición son la creación de patrones, el moldeado, la fusión, el vaciado, la eyección, la limpieza, el tallado y la inspección.

La forma de fundición final se corresponde con el molde en el que se vierte, por lo que los moldes se moldean cuidadosamente con un patrón:una réplica de madera o metal del objeto que se va a fundir. El material de molde más común es la arena de sílice, pero se pueden producir a partir de varios materiales diferentes según el metal de fundición y el método que se utilice.

Un horno de fusión se “carga” con metal y se calienta por encima del punto de fusión del metal. Una vez que el metal fundido ha alcanzado una temperatura de vertido específica, se extrae del horno a través de un pico en una cuchara de vertido de acero con revestimiento refractario. Cualquier escoria o impurezas se eliminan de la parte superior de la superficie de metal fundido. Luego se inclina el cucharón para verter el metal fundido en una cavidad del molde.

El molde se enfría y el metal se solidifica, luego la fundición se expulsa del molde y se limpia. La fundición limpia se termina con desbarbado, un proceso que elimina el exceso de material de la fundición para cumplir con las dimensiones especificadas para el producto terminado. Dependiendo de las especificaciones de fundición, el desbarbado puede ser un trabajo rápido y simple o extremadamente detallado. Luego, la fundición inspecciona las piezas de fundición terminadas antes de enviarlas.

Las fundiciones no solo producen piezas fundidas en bruto. Albergan una serie de operaciones que a menudo incluyen el diseño de piezas, la construcción de herramientas, la creación de prototipos, el mecanizado, el ensamblaje y otros servicios posventa.

Equipo de fundición

Las fundiciones modernas están fuertemente mecanizadas. Contienen toda la maquinaria y el equipo que se utiliza en la fabricación de modelos y machos, la fundición y el moldeado. Ese surtido incluye grandes hornos de fusión, cucharones, montacargas, grúas, transportadores y recipientes de transferencia. Todos los equipos de fundición están especialmente diseñados para funcionar de manera confiable en el calor del taller de fundición.

La distinción fundamental entre fundiciones es ferrosa (hierro o acero) o no ferrosa (aluminio, latón, bronce, cobre, etc.). El tipo exacto de equipo está determinado por los metales con los que trabaja la fundición; los hornos de arco eléctrico son ideales para trabajar con acero, mientras que una fundición especializada en cobre es más probable que utilice un horno de inducción. Los hornos pueden variar en tamaño, desde pequeños equipos de mesa hasta los que pesan varias toneladas. Las cantidades de producción pueden variar desde una fracción de onza hasta varias toneladas. La misma variabilidad en modelo y tamaño se extiende a las máquinas de modelado y moldeado, y a la mayoría de los demás equipos de fundición.

Diseño de fundición y mitigación de riesgos

Una fundición es inherentemente peligrosa. Su actividad principal es la fundición de metales, que con frecuencia requiere temperaturas superiores a los 2600 grados Fahrenheit (1425 °C). Para darle un poco de contexto a ese número, cualquier agua que entre en contacto con un horno activo se expande instantáneamente a 1600 veces su volumen original:cargar un horno con metal, incluso ligeramente húmedo, es suficiente para causar una explosión de vapor catastrófica.

La naturaleza violenta e impredecible de las reacciones químicas a temperaturas extremadamente altas exige procedimientos de seguridad de fundición que son igualmente intensos. Todo en una fundición está diseñado para minimizar los riesgos asociados con la fusión y el transporte de metales.

Las mismas condiciones que hacen que la fusión sea efectiva y segura (calor sin humedad) también resultan ser las condiciones perfectas para un incendio descontrolado. El diseño de fundición se ocupa de esto mediante la eliminación de materiales inflamables y manteniendo el retardante de fuego a mano en todo momento. Debido al problema de explosión de vapor mencionado anteriormente, el agua no se puede usar para apagar incendios de fundición. En cambio, los esfuerzos de extinción de incendios se centran en sofocar las llamas con extintores industriales y arena seca.

Cargar (cargar metal en el horno para fundirlo) es una de las operaciones más peligrosas en la fundición. Un pequeño error puede causar cualquier cosa, desde la destrucción del equipo hasta lesiones o la muerte. Los fundidores aprenden durante años para desarrollar la comprensión necesaria de los metales con los que trabajan, sus temperaturas de fusión y los procedimientos seguros.

Como era de esperar, las fundiciones tienen altas temperaturas ambientales. Son lugares de trabajo calurosos y sudorosos, un hecho agravado por el hecho de que los trabajadores de la fundición deben usar cascos, protección para los ojos, caretas y ropa gruesa aluminizada. A pesar de lo intenso que puede ser el calor, los trabajadores no podrían tolerarlo en absoluto si no fuera por los techos altos. Las fundiciones están diseñadas con un techo alto para permitir la circulación del aire.

Una vez que el metal se ha fundido, aún debe moverse alrededor de la fundición para verterlo en moldes. Por razones obvias, se toman precauciones extremas para evitar derrames, especialmente sobre o cerca de los trabajadores de la fundición. La ruta está señalizada, lo más corta posible y libre de obstrucciones. El tráfico en el piso de la fundición está estrictamente controlado, por lo que el personal innecesario nunca se interpone en el camino del metal fundido durante el transporte. Se utilizan ayudas mecánicas (carretillas elevadoras, cucharones mecánicos) para minimizar aún más la exposición humana.

Incluso con todas las medidas preventivas, los derrames aún ocurren. Para minimizar el daño cuando lo hacen, los pisos de fundición están construidos con materiales no reactivos y retardantes de llama. La tierra compactada es la más económica y posiblemente la más efectiva. El concreto regular puede agrietarse con la exposición del metal líquido, pero hay disponibles concretos de alta temperatura clasificados para choque térmico.

El diseño consciente de la seguridad y el equipo de protección ayudan a mitigar el riesgo para los trabajadores y el equipo, pero la verdadera clave para las operaciones de fundición seguras son los trabajadores de fundición calificados con excelente conocimiento de la situación, fuerza y ​​resistencia.

Tendencias de la industria de fundición

Las piezas fundidas se producen en fundiciones de todo el mundo. Las condiciones varían de un país a otro, e incluso de una fundición a otra, pero la industria en su conjunto experimenta tendencias. La industria de la fundición está experimentando algunos cambios importantes que afectan la calidad y el costo para el usuario final. Las tecnologías de fundición han avanzado a lo largo de los años, y las operaciones básicas de fundición también han evolucionado y se han diversificado. Las tendencias más dominantes en general son la escala, la automatización y el acabado in situ.

Los nuevos hornos son más grandes, más seguros y más eficientes que las generaciones anteriores. Esto ha permitido que la producción de la industria crezca a pesar de la reducción continua del número de fundiciones norteamericanas; a pesar de tener menos fundiciones que India y Japón (ver tabla), Estados Unidos tiene la segunda mayor producción mundial de metal fundido con 12,250,000 toneladas métricas. China supera con creces a toda competencia con una producción anual de más de 44 500 000 toneladas métricas.

País	Hierro	Acero	No ferrosos	Totales
China	17.000	5000	8000	30.000
India	-	-	-	4700
Japón	817	75	1193	2085
Estados Unidos	640	360	1001	2001
La tabla muestra el número de fundiciones por país según el Censo anual de producción mundial de fundición de 2013 realizado por la revista Modern Casting

Existe una creciente demanda de piezas completamente terminadas y listas para instalar. Las fundiciones están cambiando para incluir más capacidad de limpieza y mecanizado.

El costo de las materias primas, especialmente la chatarra reciclada, ha disminuido; sin embargo, la industria aún lucha con los márgenes debido al rápido aumento de los costos laborales. El aumento de los costos laborales es un factor importante para la automatización, doblemente porque la fundición es un trabajo muy peligroso e incómodo para los humanos. Un gran avance en la automatización de la fundición podría significar una reducción de los costos de las piezas de automóviles, las ruedas de los trenes y cualquier otra pieza fundida de producción masiva.

Reliance Foundry se mantiene a la vanguardia de la industria de la fundición para ofrecer fundiciones personalizadas de la más alta calidad, ofreciendo una amplia variedad de servicios de abastecimiento de fundición y fabricación de metales personalizados.

Fuentes

• Sociedad Americana de Fundición. “Castings en Nuestro Mundo”.
• Casting moderno. “48° Censo de la Producción Mundial de Fundición:Crecimiento Constante en la Producción Global”.
• Banco industrial alemán. "Industria de la fundición 2020:tendencias y desafíos".
• Trabajo seguro en Australia. “Guía para la Gestión de Riesgos Asociados a los Trabajos de Fundición”.