10 Tipos Esenciales de Modelos de Fundición para Producción Metálica Óptima

La fundición es proceso manufacturero muy común para producir piezas metálicas. Crea moldes llamados modelos de fundición (casting patterns) donde fabricantes vierten metal fundido, y piezas terminadas tras enfriar metal conformado.

Durante fundición, modelo es crucial por su efecto en productos finales. Fabricantes deben considerar diseño del modelo completamente según producto final. Cambio tras fundición tiene coste elevado.

¿Qué es Modelo en Fundición?

En fundición, modelo es réplica del objeto a fundir, usado para preparar cavidad donde se verterá material fundido durante proceso.

Modelos para fundición en arena: madera, metal, plásticos u otros materiales. Construidos a estándares exigentes para durar tiempo razonable según grado de calidad, y proporcionar fundiciones dimensionalmente aceptables repetidamente.

Fabricación de modelos (patternmaking) es oficio calificado relacionado con herramientas/matrices y moldes, incorporando ebanistería fina.

Modelistas aprenden via aprendizaje y escuelas técnicas tras años de experiencia. Aunque ingeniero ayude a diseñar, suele ser modelista quien ejecuta diseño.

Materiales de Modelos de Fundición

Materiales deben tener:

• Bajo coste y poco peso: equilibrio coste-beneficio.
• Resistencia al agua: protege modelo de óxido. Larga vida y modelos alta calidad.
• Duraderos: larga vida del modelo.
• Versátiles: diversas industrias necesitan modelos; versatilidad asegura uso en muchos sectores y reparación fácil.

Asignaciones (Allowances) de Modelos de Fundición

Factores como tipo de modelo y propiedades del metal de fundición también importan. Asignaciones a considerar:

• Asignación de desmoldeo (Draft allowance): Conicidad para extraer modelo sin distorsión. Ángulo exacto depende de tipo molde, superficie, complejidad modelo.
• Asignación de contracción (Shrinkage allowance): Modelo mayor que molde, pues metales contraen al enfriar. Compensa contracción por enfriamiento; parámetro preciso depende del metal.
• Asignación de distorsión (Distortion allowance): Diseño especial para evitar distorsión por enfriamiento esperada.
• Asignación de mecanizado (Machining allowance): Material extra en acabado para compensar pérdidas.

Fundición vs. Modelo

Diferencia principal: modelo es herramienta; fundición es proceso.

• Fundición: Proceso: verter metal fundido en molde, enfriar y solidificar. Forma final decidida por cavidad molde; forma molde considerada → ahí aparece modelo.
• Modelo: Antes de hacer molde, diseñe modelo. Forma primaria del molde; producto final se forma según modelo.

Tipos de Modelos en Fundición

Objetos fundidos dependen altamente del modelo. Según forma/tamaño de fundición y método de cavidad, modelos se clasifican:

• Modelo de pieza única (Single piece pattern)
• Modelo partido (Split pattern)
• Modelo con canal de alimentación (Gated pattern)
• Modelo multipieza (Multi piece pattern)
• Modelo de placa de coincidencia (Match plate pattern)
• Modelo esqueleto (Skeleton pattern)
• Modelo de barrido (Sweep pattern)
• Modelo de pieza suelta (Loose piece pattern)
• Modelo cope and drag (Cope and drag pattern)
• Modelo de carcasa (Shell pattern)

1. Modelo de Pieza Única (Single Piece Pattern)

También patrón sólido: modelo de menor coste. Muy adecuado para proceso simple, producción pequeña y grandes fundidoras lo prefieren porque proceso solo necesita formas simples, superficies planas como bloques rectangulares simples. Un plano separa planos.

Tipo más simple, exactamente como fundición deseada. Para molde, modelo alojado en cope o drag. Para producir pocas fundiciones grandes, ej.: caja de empaquetadura de máquina de vapor.

2. Modelo Partido (Split Pattern)

Patrón de dos piezas para fundiciones intrincadas. Tiene planos de partición con superficie plana/irregular; posición exacta decidida por forma de fundición.

Dos piezas: una moldeada en drag, otra en cope. Parte cope siempre tiene pasadores (dowel pins) para alinear mitades.

3. Modelo Multipieza (Multi Piece Pattern)

Buena solución para diseños complejos difíciles. Incluye 3+ patrones para lograr moldeado.

Ej. patrón de tres piezas: superior (cope), inferior (drag), partes medias (checkboxes).

4. Modelo de Placa de Coincidencia (Match Plate Pattern)

Patrón partido con porciones cope y drag montadas en lados opuestos de placa (usualmente metálica), "placa de coincidencia", conforme a contorno de superficie de partición.

Canales de alimentación (gates/runners) también montados en placa → poco trabajo manual → mayor productividad. Para gran número de fundiciones.

5. Modelo con Canal (Gate Pattern)

Uno o más patrones sueltos con gates y runners adheridos. Por coste mayor, usados para fundiciones pequeñas en producción masiva y máquinas de moldeo.

Puede consistir en uno o más patrones en patrón de moldeo. Diseñado para molde que hace múltiples componentes en una fundición. Gates combinan patrones, runners crean camino para metal fundido. Con gates/runners ya adheridos, patrones son sueltos. Caro, usualmente para fundiciones pequeñas.

6. Modelo Esqueleto (Skeleton Pattern)

Para fundiciones grandes con formas geométricas simples. Como patrones de barrido: marcos madera simples que delinean forma de pieza a fundir y guían al moldeador en conformado manual del molde. Usado en moldeo en foso (pit) o suelo (floor).

Caro y no versátil. No mejor opción económicamente, pero muy eficiente en eliminación de arena extra. Si usa, destaque marcos madera. Ampliamente usado en industrias de soldadura en foso/suelo.

7. Modelo de Barrido (Sweep Pattern)

Sección o tabla (madera) de contorno adecuado rotada sobre un borde para formar cavidades de molde con simetría rotacional. Usado cuando fundición grande debe producirse en poco tiempo. Grandes calderas de hierro fundido hechas por patrones de barrido.

Crea cavidad en dirección vertical; base unida con arena; crea fundición en muy poco tiempo. Tres partes: husillo (spindle), base, barrido (tabla madera).

8. Modelo de Pieza Suelta (Loose Piece Pattern)

Cuando patrón sólido de una pieza tiene proyecciones o contracorrientes (backdrafts) sobre/bajo plano de partición, imposible retirarlo del molde. Con tales patrones, proyecciones hechas con piezas sueltas. Inconveniente: posible desplazamiento durante apisonado (ramming).

Requiere mano de obra extra calificada → modelo caro en fundiciones.

9. Modelo Cope and Drag

Patrón partido con porciones cope y drag montadas cada una en placas de coincidencia separadas. Usado cuando en producción de fundiciones grandes; moldes completos demasiado pesados/incómodos para un solo operario.

Similar a patrón de dos piezas; usualmente para fundiciones grandes.

10. Modelo de Carcasa (Shell Pattern)

Buena opción para crear estructura hueca. Se parte por centro y se espiga (dowel) mitades resultantes.

Conclusión

Durante fundición, modelos deciden moldes y calidad de fundiciones. Antes de elegir modelo, considere factores: tamaño, forma de productos fundidos, y elija mejor modelo para su negocio de fundición.

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