Entender los Modelos de Fundición: Tipos, Beneficios y Esquemas de Color

¿Qué es un modelo en fundición?

Los modelos (patterns) se usan para hacer moldes donde se verterá el metal fundido. Son copia del producto a fundir, pero no réplica exacta: son ligeramente mayores por contracciones (retracción, mecanizado) y pueden tener proyecciones (marcas de núcleo) y extensiones para crear canales de alimentación (corredores y compuertas) durante el moldeo.

Características deseadas del modelo

• Lograr forma y tamaño deseados del fundido.
• Barato y fácilmente reparable.
• Diseño simple para fácil fabricación.
• Ligero y cómodo de manejar.
• Alta resistencia y larga vida para hacer tantos moldes como se requiera.
• Mantener dimensiones y rigidez durante vida útil.
• Superficie lisa y resistente al desgaste.
• Soportar manipulación ruda.

Materiales comunes: madera, metal, plástico. Cada uno con ventajas, limitaciones y campo de aplicación. Precisión, resistencia y vida requerida dependen de cantidad de fundidos a producir. Elección según factores:

• Producción corta → madera.
• Gran serie/serie masiva → metal (más duradero, aunque más caro).
• Producción por lotes → plásticos (epoxi, resinas) o yeso, cemento.

Modelo de madera

Madera bien secada y curada, <10% humedad para evitar deformaciones. Veta recta, sin nudos.

Ventajas de la madera

• Ligera.
• Relativamente barata.
• Buena trabajabilidad.
• Apta para encolado y uniones.
• Acepta bien barnices y pinturas.
• Fácilmente reparable.

Desventajas

• Estructura inherentemente no uniforme.
• Baja resistencia a desgaste y abrasión.
• No soporta manipulación ruda.
• Absorbe/cede humedad → varia volumen, se deforma, cambia propiedades. Remediable secando, curando y barnizando con productos impermeables.

Maderas comunes en modelos

Pino blanco

La más usada: veta recta, ligera, blanda, fácil trabajo, poco probable deformación.

Caoba

Más dura y duradera que pino. Trabajable si veta recta. Menos propensa a deformación.

Arce, abedul, cerezo

Más duras y pesadas que pino. Tienden a deformarse en secciones grandes → solo para modelos pequeños. Tratamiento cuidadoso (absorben humedad).

Metal

Modelos metálicos fundidos desde modelo maestro de madera o mecanizados convencionalmente. Usados en moldeo mecánico.

Ventajas del metal

• Más duradero y preciso que madera.
• Superficie lisa.
• No se deforma en almacenamiento.
• Resistente a desgaste, abrasión, corrosión, hinchamiento.
• Soporta manipulación ruda.

Limitaciones

• Más caro que madera.
• No fácilmente reparable.
• Más pesado que modelos de madera.
• Metales ferrosos propensos a óxido.

Metales comunes para modelos

Fundición gris

Gran fino → material de modelo. Baja resistencia corrosión salvo protegido. Pesado y difícil trabajo. Pero más barato y duradero que otros metales.

Latón

Fácil trabajo y construcción por soldadura/brazing. Poros cerrados lisos. Caro → piezas pequeñas.

Aluminio

Mejor material: fácil trabajo, ligero, resistente a corrosión. Sujeto a contracción y desgaste abrasivo.

Metal blanco

Baja contracción, fundible fácil, bajo punto fusión, ligero, construible por soldadura. Pero desgaste por acción abrasiva de arena.

Plásticos

Ventajas de plásticos para modelos:

• Facilita proceso productivo.
• Más económico en coste y mano de obra.
• Altamente resistentes a corrosión, más ligeros y fuertes que madera.
• Arena de moldeo se adhiere menos a plástico que a madera.
• Sin absorción de humedad.
• Superficie lisa.
• Fuertes y dimensionalmente estables.

Diversos plásticos son buenos materiales: composiciones base epoxi, fenol-formaldehído, poliéster. Más usados: plásticos de curado en frío base epoxi y acrilatos.

Fabricación por extrusión, inyección, laminación.

Acabado de modelos

Tras fabricarse, lijar para eliminar marcas de herramienta e irregularidades. Aplicar 2–3 capas de goma laca (shellac): rellena poros y da acabado liso. Acabado del fundido depende del acabado del modelo. Para preservar modelo largo tiempo y usar esquema de color, esmalte de buena calidad para pintar a brocha o pulverizar.

Tolerancias (Allowances) del modelo

Diferencia dimensiones fundido-modelo por tolerancias consideradas al diseñar modelo:

Tolerancia de contracción (Shrinkage allowance)

Metal se contrae al solidificarse y contrae más al enfriar a ambiente. Dimensiones lineales del modelo aumentadas respecto al fundido final. Valor típico mm/m:

• Hierro fundido, hierro maleable = 10 mm/m
• Latón, Cu, Al = 15 mm/m
• Acero = 20 mm/m
• Zinc, Plomo = 25 mm/m

Al diseñar modelo, dimensiones tomadas de "regla de modelista" o escala de contracción (shrink scale), más larga que regla estándar por valor de contracción del metal.

Tolerancia de mecanizado (Machining allowance)

Indica cuánto mayor debe ser fundido en bruto sobre el final para asegurar material suficiente que "limpie" superficies al mecanizar. Se añade a todas las superficies a mecanizar. Cantidad depende: material, tamaño, volumen producción, método moldeo, configuración, posición pared en molde y durante colada. Mayor para moldeo manual vs mecánico. Mayores para superficie en cope (mitad superior del molde) por riesgo contaminación por escoria.

Tipos de modelo

• Una pieza o modelo sólido (One piece/solid pattern)
• Modelo partido (Stock split/parted pattern)
• Modelo de pieza suelta (Loose piece pattern)
• Modelos con canales (Gated patterns)
• Modelo placa de acoplamiento (Match plate pattern)
• Modelo cope y drag (Cope and drag pattern)
• Modelos de barrido (Sweep patterns)
• Modelos esqueleto (Skeleton patterns)
• Modelo segmentado (Segmental pattern)
• Modelo tabla de seguimiento (Follow board pattern)

Esquema de color para modelos

Frecuentemente no se adjunta plano de pieza terminada al modelo. El moldeador no puede tomar precauciones para mejores resultados. Errores evitables indicando funciones de partes del modelo con colores. Esquema común según normas indias (IS 1513–1917):

• Rojo = Superficie a mecanizar
• Negro = Superficie tal cual sale de fundición
• Amarillo = Marcas de núcleo y asientos
• Rayas amarillo/rojo = Pieza suelta
• Rayas amarillo/negro = Zona de parada (Stop off)

Referencia: Textbook of Production Technology por Dr. PC Sharma. Si te gusta o tienes sugerencias, comenta. Comparte con amigos y familia con enlaces sociales.