Guía Completa de Métodos de Fundición en Fabricación

La fundición es el proceso de manufactura principal para producir geometrías complejas, piezas de gran tamaño y materiales de difícil mecanizado. Aunque las piezas fundidas tienen menor resistencia mecánica que las forjadas (estructura de fundición vs. grano deformado), la versatilidad geométrica y el coste por pieza en series medias/grandes la hacen indispensable: bases de máquina, bloques motor, turbinas, válvulas, rotores, carcasas.

Principales Métodos de Fundición

1. Fundición en Arena (Sand Casting) - El Proceso Universal

El más versátil y económico para piezas unitarias a series medias. Arena sílice + arcilla (bentonita) + agua (arena verde) o aglutinantes químicos (arena no-bake, cold box, shell).

Pasos:

1. Diseño pieza y modelo (CAD/CAM, impresión 3D para modelos complejos).
2. Fabricación modelo (madera, resina, metal, espuma). Modelos en mitades (cope/drag) + núcleos para cavidades internas.
3. Moldeo: Modelo en cajón (flask) → compactación arena (apisonado, vibración, soplado) → extracción modelo → colocación núcleos → cierre cajas.
4. Colada: Metal líquido en cuchara → vertido en canal de ataque → llenado cavidad.
5. Solidificación y enfriamiento controlado.
6. Desmoldeo (shakeout) → limpieza (granallado, corte canales) → mecanizado/acabado.

Ventajas: Cualquier metal, cualquier tamaño (gramos a 100+ ton), geometría compleja, bajo coste herramienta/modelo.

Limitaciones: Acabado superficial rugoso (Ra 12,5–25 μm), tolerancias amplias (±1–3 mm), porosidad posible, requerido mecanizado.

2. Fundición en Carcasa / Shell Molding

Para piezas de precisión, paredes delgadas, buen acabado. Modelo metálico (Al, fundición) calentado (200–300 °C) → recubierto con arena-resina fenólica (thermosetting) → cura instantánea en contacto → carcasa delgada (5–10 mm) → horneado final → colada. Núcleos similares.

Ventajas: Acabado Ra 3–6 μm, tolerancias ±0,25 mm, alta productividad serie media, automatizable.

Usos: Carcasas bomba, levas, bielas, álabes turbina, piezas automóvil.

3. Fundición a la Cera Perdida / Microfusión (Investment Casting / Lost Wax)

Máxima precisión y acabado. Modelo de cera (inyectado en molde metálico) → árbol de modelos → inmersión en barbotina cerámica (slurry) + arena estuque → secado → descerado (autoclave/horno) → precalentado molde cerámico (1000 °C) → colada (vacuo, presión, centrifuga) → rotura molde → corte piezas.

Ventajas: Acabado Ra 1–3 μm, tolerancias ±0,1 mm, geometrías extremadamente complejas (internos, rebajes), paredes <1 mm, cualquier metal fundible (superaleaciones, Ti, aceros inox).

Limitaciones: Coste alto (modelo cera, cerámica, mano de obra), tamaño limitado (hasta ~100 kg típicamente), tiempo ciclo largo.

Usos: Álabes turbina gas/aviación, implantes médicos, joyería, instrumentación, válvulas complejas.

4. Fundición en Molde Yeso (Plaster Mold Casting)

Modelo → molde yeso (yeso + aditivos) → secado horno (eliminar agua) → colada metales bajo punto fusión (Zn, Al, Mg, Cu). Acabado excelente, tolerancias finas. Para prototipos, serie corta, piezas pequeñas precisas.

5. Fundición en Molde Cerámico (Ceramic Mold Casting)

Similar a inversión pero sin cera. Barbotina cerámica + aglutinante sobre modelo → endurece → colada. Sin límite tamaño por cera. Para piezas grandes complejas: cuerpos válvula, equipos militares, reactores.

6. Fundición a Presión / Inyección (Pressure Die Casting - HPDC/LPDC)

Metal líquido inyectado a alta presión (HPDC: 100–1500 bar) o baja presión (LPDC: 0,5–1,5 bar) en molde metálico permanente (matriz/die) de acero herramienta. Solidificación rápida → extracción automática → ciclo segundos/minutos.

• HPDC (Alta presión): Al, Zn, Mg, Cu. Alta productividad, paredes finas (0,8 mm), acabado Ra 1–2 μm, tolerancias ±0,1 mm. Coste molde muy alto. No apto metales alto T° fusión (acero, Ti).
• LPDC (Baja presión): Al, Cu. Mejor alimentación (menos porosidad), apto piezas mayores/estructurales (llantas, culatas).

7. Fundición Centrífuga (Centrifugal Casting)

Metal líquido vertido en molde giratorio (horizontal/vertical). Fuerza centrífuga empuja metal a periferia → solidificación direccional desde OD → ID. Impurezas/ligeros concentran en ID → mecanizado elimina. Elimina necesidad de núcleos y sistema alimentación para formas cilíndricas huecas.

Usos: Tubos, casquillos, anillos, camisas cilindro, bujes, poleas. Metalografía densa, libre porosidad.

8. Fundición Continua (Continuous Casting)

Producción ininterrumpida de semielaborados (blumes, blooms, bramas, palanquines, perfiles). Metal líquido → cucharón (tundish) → molde de cobre refrigerado por agua (oscilante) → solidificación parcial → extracción continua → corte a medida (sierra/oxicorte) → laminación/doblado.

Clave: Sin molde desechable. Acero (95%+ producción mundial), Al, Cu. Calidad interna superior (menos segregación, porosidad) vs lingotera convencional.

Selección del Proceso

Depende de: Material, Tamaño, Geometría, Tolerancias/Acabado, Volumen Anual, Coste Herramienta, Propiedades Requeridas, Plazo.

• Prototipo / Unidad / Pocas uds + Complejo + Precisión media → Arena / Arena Química.
• Serie Media + Precisión + Paredes finas → Shell / Inversión (si muy complejo).
• Serie Grande + Metales bajos T° (Al, Zn, Mg) + Paredes finas → HPDC.
• Serie Grande + Precisión Extrema + Superaleaciones / Ti → Inversión (cera perdida).
• Cilíndricos Huecos Grandes → Centrífuga.
• Semielaborados Laminación → Continua.

La fundición moderna integra simulación (llenado, solidificación, tensiones), automatización (celdas robotizadas, líneas HPDC), control de proceso (espectrómetro, analizador térmico, sensores molde) y END en línea para garantizar calidad consistente.