Dominando la terminología de fundición en arena: Guía completa

La fundición en arena es un proceso de conformado de metales en el que primero se forma un molde a partir de un modelo tridimensional de arena, y se vierte metal fundido en la cavidad del molde para su solidificación. La cubierta de arena se retira posteriormente después de que los componentes metálicos se hayan enfriado y formado. Algunos componentes requieren un proceso de mecanizado secundario después de la fundición.

Los productos típicos fabricados mediante el proceso de fundición en arena incluyen bloques de motor, culatas, pistones, bastidores, soportes, colectores para motores de alta potencia, impulsores, carcasas, piezas de cajas de cambios de sistemas de transmisión para construcción y equipos agrícolos. Este artículo analiza algunos de los términos básicos asociados con el proceso de fundición en arena.

Términos clave utilizados en la fundición en arena

Las operaciones de fundición en arena se realizan en una fundición. Para poder discutir mejor sus necesidades con un representante de la fundición, es importante conocer algunos de los términos clave utilizados en el proceso de fundición en arena:

Términos de producción

• Arena: Los tipos de arena utilizados en fundición en arena incluyen arena de resina, un tipo de arena de cuarzo mezclada con un material de resina. Con un proceso de arena verde, no se usan aditivos químicos.
• Modelo (Pattern): Un modelo es una forma usada para formar una cavidad en la arena. Usualmente es ligeramente más grande que la fundición final para permitir la contracción.
• Molde (Mold): El metal fundido se vierte en la cavidad para crear una fundición. Hay dos partes en el molde: la superior se llama copé (cope), mientras que la inferior se llama arrastre (drag). Una línea de partición muestra la separación de las dos mitades del molde.
• Núcleo (Core): Un núcleo es un inserto preformado que se coloca en el molde exterior para dar forma a las características internas de la fundición. Impide que el material llene todo el molde, para lograr la forma deseada. Dos procesos pueden utilizarse para crear el núcleo: hot-box y cold-box.
• Caja de moldeo (Flask): Generalmente hecha de aluminio, acero o madera, esta caja contenedora mantiene la arena de moldeo unida. Un apisonador de arena compacta la arena en la caja. Un sistema de alineación ayuda a llevar el copé y el arrastre a la misma posición alrededor de la línea de partición.
• Horno (Furnace): El material de carga se convierte en forma fundida aquí, a una temperatura muy alta. La carga (charge) es el peso del metal que se introduce en el horno.
• Cuchara (Ladle): Una cuchara de gran tamaño transfiere metal fundido de un horno a una cuenca de colada para separar impurezas, y luego al molde.
• Colada (Sprue o downsprue): Es el conducto de conexión entre la cuenca de colada y el sistema de alimentación. Es vertical, con sección transversal circular cónica recta. Su altura ayuda a controlar la velocidad del material fundido.
• Sistema de alimentación (Gating o running System): A medida que el material fluye desde los hornos de fusión para ser entregado al molde, es gestionado por un sistema de alimentación cuidadosamente controlado. Los canales (runners) están en posición horizontal.
• Alimentadores (Risers): Esta parte del sistema de alimentación actúa como una especie de depósito y se usa para compensar la contracción a medida que el metal fundido se solidifica.
• Cavidad de fundición (Casting Cavity): Es donde tiene lugar la solidificación. Cualquier metal fundido restante sale a través del alimentador.
• Ventilaciones (Vents): Son pequeñas aberturas en el molde, que permiten que los gases escapen durante la solidificación.
• Enfriador (Chill): Un enfriador es un inserto metálico que puede usarse en el molde para igualar la solidificación a lo largo de la fundición.
• Desmoldeo (Shakeout): El desmoldeo es el proceso de separar la fundición solidificada del material del molde.

Términos de proceso

• Nivel de Calidad Aceptable (AQL): Este nivel de calidad se basa en un sistema de inspección usando muestras seleccionadas al azar.
• Tal cual fundido (As-Cast): Significa usar la fundición sin mecanizado secundario.
• Aglutinante (Binder): Este agente se usa para dar resistencia a la mezcla de arena.
• Curado (Cure): Curado significa endurecer.
• Exceso de mecanizado (Finish Allowance): Es la cantidad de material dejada en la superficie de una fundición, para permitir procesos de mecanizado posteriores.
• Tasa de rechazo (Rejection Rate): Esta cifra representa la relación entre el número de piezas desechadas y el total de piezas fabricadas, expresada como porcentaje.

Defectos causados por el diseño de la pieza

• Grietas en caliente (Hot Tears): Tipo de grieta que ocurre cuando la contracción separa el metal en la cavidad.
• Contracción (Shrinkage): Ocurre cuando el diseño conduce a una solidificación que impide que el metal líquido sea atraído de vuelta.
• Hundimientos (Dips): Otro tipo de defecto de contracción que resulta del metal separándose de las paredes de arena.
• No limpio (Non-Clean Up - NCU): Este tipo de defecto solo se hace aparente cuando la fundición es mecanizada, porque no hay suficiente metal para que el mecanizado deje superficies lisas, planas o cilíndricas y permanece la superficie tal cual fundida.

Defectos causados por errores en la preparación del molde

• Inclusiones de arena (Sand Inclusions): Cuerpos extraños en la fundición, que reducen la integridad y crean problemas durante el mecanizado.
• Cortes y lavados (Cuts and Washes): Áreas donde el metal fluyendo ha erosionado parte del molde de arena.
• Abultamientos (Swells): Parecen bultos en las superficies de la pieza de metal fundido, causados por mala compactación de la arena.
• Desplazamiento (Shift): El desplazamiento puede aparecer en la línea de partición donde copé y arrastre se encuentran, resultando en un desalineamiento a lo largo de la línea de partición en la pieza fundida. Además, los núcleos pueden desplazarse dentro del molde si no están sujetos firmemente.

Problemas resultantes del proceso de colada y solidificación

• Porosidad (Porosity): El aire puede entrar en el metal y subir a los puntos más altos de la cavidad o quedar atrapado en el volumen del metal.
• Defectos de óxido (Oxide Defects): Resultan cuando el metal se expone al aire, y pueden causar regiones de debilidad.
• Faltas de fusión (Cold Shuts): Si el flujo es tal que dos frentes de metal se encuentran, tocarán sin fusionarse, creando un área débil en la pieza fundida.
• No llenados (Non-Fills): El metal se solidifica antes de que la cavidad esté completamente llena, resultando en áreas donde falta metal.

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