Fundición a Presión (Die Casting): Ventajas, Inconvenientes y Análisis Comparativo

La fundición a presión es una de las técnicas de fabricación más flexibles e innovadoras para fabricar piezas metálicas. Varios componentes para engranajes, cerraduras, automóviles y piezas de motocicletas se fabrican con fundición a presión. Si elige el proceso de fundición a presión para sus aplicaciones, es mejor conocer sus pros y contras de antemano.

En este artículo, aprenderá en detalle sobre ventajas y desventajas de la fundición a presión. También la compararemos con otras técnicas de fabricación comunes para ayudarle a tomar la mejor decisión.

¿Qué es la Fundición a Presión?

La fundición a presión es un proceso de fabricación que implica metales y aleaciones fundidos en un molde de acero bajo condiciones extremas de temperatura y presión para crear la forma deseada. El proceso de fundición a presión es bastante similar al de moldeo por inyección de plástico. Sin embargo, se usa principalmente para metales no ferrosos con puntos de fusión bajos y alta fluidez, como aluminio, zinc, cobre, magnesio, etc.

Hay dos tipos de máquinas para fundición a presión: la de cámara caliente y la de cámara fría.

Una máquina de cámara caliente cuenta con un horno integrado que calienta el metal a estado fundido antes de transferirlo a moldes para conformado, lo que puede acelerar el ciclado de producción. En cambio, en máquina de cámara fría, el calentamiento de metales tiene lugar en un horno separado.

La máquina de cámara caliente funde aleaciones metálicas con puntos de fusión bajos como zinc, cobre y plomo. Por otro lado, la máquina de cámara fría es preferida para metales de alta temperatura de fusión y resistencia a la corrosión. Por tanto, el material que elija para el proceso determina qué máquina usar.

Pros y Contras de la Fundición a Presión

Tras una breve comprensión del proceso de fundición a presión, profundicemos en sus ventajas y desventajas. Primero hacemos un resumen simple mostrado a continuación.

Nº	Ventajas	Desventajas
1	Proporciona alta eficiencia de producción.	El coste del molde puede ser caro.
2	Permite fácil producción de piezas de pared delgada y componentes internos que requieren alta precisión.	Dificultades de fabricación al fabricar piezas grandes.
3	Rinde piezas con estructura cristalina fina y excelentes características mecánicas.	No ideal para metales ferrosos y aleaciones con puntos de fusión muy altos.
4	Proceso de fabricación económico, especialmente para producción de gran volumen.	Propensa a causar atrapamiento de gas, llevando a porosidad de fundiciones.
5	Bajo coste de operaciones de post-procesado porque las piezas fabricadas tienen buen acabado superficial.	El ciclo de producción puede llevar mucho tiempo, dependiendo de la complejidad de las piezas.

5 Ventajas de la Tecnología de Fundición a Presión

1. Piezas de Pared Delgada Complejas

La fundición a presión de aluminio puede fabricar componentes complejos y ligeros pero con una excelente relación resistencia-peso, dándole ventaja sobre otras fundiciones de moldeo metálico y fundición por inversión. Las piezas de fundición a presión con aleaciones de aluminio pueden tener un espesor tan bajo como 0,5 mm; el espesor de pared de piezas fundidas hechas con zinc puede ser incluso tan bajo como 0,3 mm.

2. Altas Propiedades Mecánicas

Los productos de fundición a presión presentan excelentes propiedades mecánicas. Al solidificarse el metal líquido bajo alta presión, el producto aparece fino, compacto y cristalino. Las piezas de fundición a presión son rígidas con alta dureza y resistencia. Además, tienen durabilidad mejorada y alta conductividad.

3. Alta Tolerancia Dimensional

La fundición a presión produce piezas con alta durabilidad y precisión dimensional. Incluso expuestas a condiciones duras, las piezas mantienen su precisión dimensional con el tiempo. Como resultado, la fundición a presión se usa en fabricar piezas complejas e internas de máquinas que requieren altos estándares de precisión y exactitud.

La fundición a presión mantiene tolerancias más ajustadas que otros procesos de fundición. Es decir, las piezas se producen con variaciones mínimas. La clase de tolerancia típica de fundiciones a presión es IT13~IT15 en GB/T 1800-2009. Mayor precisión puede alcanzar IT10~W 11. Por tanto, la excelente precisión dimensional de la fundición a presión evita la necesidad de mecanizado y mejora el aprovechamiento de la aleación.

4. Superficies Lisas

Las piezas de fundición a presión tienen una superficie cristalina lisa y consistente. El proceso de fundición a presión permite que la aleación de metal fundido llene los moldes y cree la forma exacta. Por tanto, siempre que el molde esté bien formado y el proceso en las condiciones correctas, las piezas serán finas y lisas.

Por fabricar piezas brillantes, hay menos necesidad de proceder con operaciones adicionales de post-procesado, excepto para necesidades personalizadas. Además, tras la fundición a presión, los productos pueden enviarse para entrega. Esto puede reducir el tiempo total del ciclo de producción.

5. Rentable para Producción en Masa

Dado que la superficie de las fundiciones a presión es a menudo lisa con excelentes características mecánicas, las piezas de fundición a presión a menudo requieren menos mecanizado. En algunos casos, ningún mecanizado. Como resultado, hay menos necesidad de gastar en operaciones secundarias. La capacidad de la fundición a presión para reducir costes de post-procesado ayuda a asegurar su rentabilidad.

Notablemente, las máquinas de fundición a presión, moldes y otros equipos relacionados son bastante caros. Sin embargo, la producción en masa ayuda a mejor distribución del coste a través del proceso de producción, haciendo el proceso de fundición a presión económico.

5 Desventajas de la Tecnología de Fundición a Presión

1. Genera Fácilmente Porosidad

En el proceso de fundición a presión, el metal fundido llena rápidamente la cavidad del molde a alta velocidad, pero las cavidades carecen de permeabilidad al gas. Por tanto, burbujas de gas que afectan la integridad estructural de las piezas fabricadas tienden a quedar atrapadas dentro de las fundiciones.

La presencia de cavidades de gas en fundiciones a presión afectaría a tales piezas cuando se exponen a condiciones duras, como endurecimiento por tratamiento térmico. Adicionalmente, tales piezas están predispuestas a dificultades de mecanizado. Por tanto, el margen de mecanizado de las piezas debe mantenerse mínimo. Si no, la capa endurecida en superficies de fundición a presión sería eliminada, exponiendo la superficie.

2. Generalmente Solo Soporta Metales No Ferrosos

Generalmente, la fundición a presión es perfecta para metales no ferrosos con puntos de fusión más bajos que aleaciones de metales ferrosos. Sin embargo, el proceso soporta aleaciones ferrosas como hierro y acero. Los metales ferrosos tienen puntos de fusión muy altos y baja resistencia a la corrosión, lo que causa baja vida del molde. Por tanto, los fabricantes siempre eligen aleaciones de metales no ferrosos para operaciones de fundición a presión.

Además, fundir metales ferrosos viene con mucha complejidad y varias complicaciones imprevistas. En consecuencia, los fabricantes se ciñen a metales no ferrosos solo para operaciones de fundición a presión.

3. No Adecuada para Producción de Bajo Volumen

La fundición a presión no es una opción práctica para producción de bajo volumen, porque el coste de utillaje de máquinas de fundición a presión y mantenimiento son bastante caros. Por tanto, el proceso es costoso y parece complejo para producción a pequeña escala.

Sin embargo, la producción a gran escala se vuelve rentable ya que los costes se distribuyen bien sobre los muchos artículos producidos. Los proveedores no recomiendan servicios de fundición a presión para proyectos de baja escala, ya que el proceso parece más caro que otros métodos de producción.

4. Baja Vida del Molde

Los metales y aleaciones de alto punto de fusión comprometen la efectividad de moldes de acero. Estos metales, como el cobre, tienen requisitos extensos para resistir deformación térmica. La presencia continua de aleaciones con altos puntos de fusión tensiona el molde de conformado, reduciendo así su durabilidad.

5. Gran Inversión de Capital

A diferencia de otros procesos de fundición, la máquina de fundición, los moldes y otros equipos relacionados para fundición a presión son costosos. Sin el equipo esencial, es imposible realizar fundición a presión. Aunque materiales baratos como zinc se usan para recortar costes, el proceso de producción general sigue siendo caro. La única vez que la fundición a presión se vuelve rentable es en producción de gran volumen.

Ventajas de la Fundición a Presión: Comparativa con Otros Procesos de Fabricación

Hemos discutido pros y contras de la fundición a presión. Luego, comparemos la fundición a presión con otras técnicas de fabricación comunes, indicando por qué es un proceso de fabricación importante en industrias.

Fundición a Presión vs Fundición en Arena

Haciendo comparaciones entre fundición a presión y fundición en arena, la fundición a presión resulta ser un proceso de fabricación superior. Los siguientes son criterios donde la fundición a presión resulta ser una mejor técnica que la fundición en arena.

• La fundición a presión requiere menos mecanizado y otras operaciones de acabado.
• La fundición a presión tiene mejores tolerancias dimensionales y mayor eficiencia de producción.
• La porosidad es común tanto en fundición a presión como en arena. Sin embargo, hay precauciones para prevenirla en fundición a presión, pero es casi imposible en fundición en arena.
• Mejores propiedades superficiales.
• Requiere menos mano de obra.
• La fundición a presión usa molde de acero, la fundición en arena usa molde de arena.
• La fundición en arena no es adecuada para fabricar componentes de pared delgada, mientras que la fundición a presión sí lo es.

Fundición a Presión vs Moldeo por Inyección

Comparada con el moldeo por inyección de plástico, la fundición a presión también parece tener ventaja. A continuación ventajas de la fundición a presión sobre moldeo por inyección.

• Los productos de fundición a presión poseen mejores propiedades mecánicas. Son más fuertes, duros, tenaces y con mayor resistencia térmica.
• La fundición a presión plantea mayor estabilidad dimensional. Por tanto, más ideal para piezas que requieren alta precisión y exactitud.
• Los productos plásticos pueden ser susceptibles a radiación ultravioleta, a diferencia de las fundiciones a presión.
• Los productos de fundición a presión son más duraderos y pueden soportar mejor estrés, intemperie y situaciones de carga pesada.
• La fundición a presión tiene un ciclo de producción más rápido. Por tanto, los fabricantes pueden fabricar grandes volúmenes de piezas en menor duración.

Fundición a Presión vs Forja

La forja implica conformar metal bajo fuerza compresiva extrema. Sin embargo, la fundición a presión resulta superior a la forja en lo siguiente:

• La fundición a presión puede fabricar mejor formas complejas y geometrías.
• Tiene mayor estabilidad dimensional.
• La producción de componentes de pared delgada es un problema con la forja.
• El utillaje es más barato en fundición a presión.

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Desde este artículo, probablemente ahora tiene un vasto conocimiento de pros y contras de la fundición a presión. Sabe que la fundición a presión es un proceso de fabricación top para producción de alto volumen y piezas de alta precisión dimensional.

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Preguntas Frecuentes

¿Cómo Reducir la Porosidad de las Fundiciones a Presión?

La porosidad es el defecto mayor en fundición a presión. A continuación medios de reducir porosidad en fundiciones a presión.
a. Mantenga estrictas medidas de control de calidad durante cada etapa de producción.
b. Use aditivos que ayuden a liberar algunos de los gases disueltos al fundir.
c. Lubrique los moldes tras cada fundición – esto reduce tendencias de porosidad.
d. Intente crear vacío dentro de la cavidad del molde durante la fundición.
e. Diseñe el molde adecuadamente para fácil flujo y corrimiento del metal fundido.

¿Cómo Reducir Coste de Utillaje en Fundición a Presión?

Para minimizar el coste de utillaje de fundición a presión, las pautas abajo deberían ser útiles.
a. Intente simplificar el diseño. Demasiados detalles intrincados tienden a aumentar el coste. Por tanto, es mejor eliminar detalles intrincados que no son críticos para integridad estructural y rendimiento general de la pieza.
b. Aunque la fundición a presión puede fabricar fácilmente componentes de pared delgada, reducirlos o evitarlos es mejor. Ya que estas paredes delgadas a menudo requieren mecanizado; por tanto, atraen costes de fabricación adicionales.
c. Absténgase de tolerancias innecesarias. Demasiados requisitos de precisión llevan a mayor coste de utillaje.
d. Intente evitar características y recortes difíciles de acceder con máquina CNC de 3 o 4 ejes.

¿Cuál es la Relación entre Fundición a Presión y Moldeo por Inyección de Metal?

El moldeo por inyección de metal (MIM) y la fundición a presión son técnicas de fabricación similares. Ambas usan metales y aleaciones en la fabricación de piezas. La diferencia principal es los tipos de metal usados en cada método. La fundición a presión usa principalmente aluminio y otros metales no ferrosos. En contraste, el moldeo por inyección de metal usa acero, hierro, níquel y otras aleaciones MIM.