Explora los 6 Procesos de Fundición Clave en las Fundiciones Metálicas
En este artículo se enumeran y analizan 6 tipos diferentes de procesos de fundición comúnmente aplicados en fundiciones metalúrgicas. Consulte aquí para conocer los distintos tipos de procesos de fundición, sus ventajas e inconvenientes, y las aplicaciones de cada técnica.
Introducción a la fundición metálica
La fundición es un proceso metalúrgico en la fundición que se utiliza para fabricar piezas de fundición que sirven a una amplia gama de industrias: desde la ingeniería mecánica, componentes automotrices, piezas aeroespaciales hasta productos domésticos cotidianos.
El proceso de fundición consiste en fundir el metal, verterlo en los moldes y esperar a que se solidifique. La pieza en bruto obtenida puede utilizarse directamente o someterse a ulteriores operaciones de mecanizado.
La fundición metálica es un proceso altamente flexible que permite fabricar piezas de formas complejas independientemente de la dureza del metal, limitándose únicamente por la temperatura de fusión del mismo. Puede decirse que cualquier metal que pueda fundirse puede ser fundido.
Existen diferentes técnicas para procesar el trabajo del metal y cada fundición invierte y se especializa en ciertos tipos de procesos de fundición. En este artículo presentamos los 6 diferentes tipos de procesos de fundición comúnmente utilizados en fundiciones metálicas. Descubrirá cómo se procesan las piezas de fundición mediante diferentes métodos de fundición metálica y los pros y contras de cada tecnología.
1. Fundición en arena verde
¿Qué es la fundición en arena verde?
La técnica de arena verde tiene una larga tradición en la industria de la fundición, pero sigue siendo ampliamente utilizada hoy en día debido a su eficacia. La fundición en arena verde se encuentra entre los diferentes tipos de fundición más tradicionales y preferidos en la fundición de arena.
En este proceso de fundición, el molde de arena se produce en serie. Cada molde de arena se utiliza una sola vez y se rompe para extraer la pieza en bruto.
A diferencia de la fundición en arena con resina, la arena verde se caracteriza por su contenido de humedad. El término "verde" no se refiere a su color, sino a la textura húmeda de la arena. Esta tiene la capacidad de aglutinarse naturalmente, principalmente gracias a agentes arcillosos.
Composición del molde de arena verde
Para fabricar un molde de arena verde, la fundición combina los siguientes componentes:
- Arena: Arena de sílice (SiO₂), arena de cromita (FeCr₂O₄) o arena de circonio (ZrSiO₄) (aprox. 75-85%)
- Arcilla bentonita: (5-11%)
- Agua (2-4%)
- Otros aditivos (3-5%)
El proceso de fundición en arena verde
La fundición en arena verde se procesa siguiendo estos pasos:
- Paso 1: Mezcla de la arena según una proporción. Es muy importante porque determina la aglutinación de la mezcla. Cada fundición sigue la proporción anterior pero tiene su fórmula secreta añadiendo otros agentes.
- Paso 2: Carga de la arena en la máquina de moldeo y prensado del modelo para crear la cavidad del molde. Hoy en día las fundiciones utilizan un dispositivo de copa y arrastre para hacer el molde de arena.
- Paso 3: Retirada del modelo, creándose una cavidad de molde con forma similar a la pieza deseada.
- Paso 4: Aplicación de una capa de recubrimiento en la superficie del molde para aumentar el brillo superficial y la resistencia al calor.
- Paso 5: Vertido del metal fundido en la cavidad del molde y enfriamiento. Recogida de la pieza en bruto y posterior mecanizado (si es necesario).
- Paso 6: Repetición de estos pasos para fabricar suficientes moldes para producción en serie.
Características de la fundición en arena verde
Ventajas:
- Producción económica e inexpensiva, particularmente en tiradas de bajo volumen
- No requiere inversión en tecnología muy avanzada en las instalaciones de la fábrica
- Aplicable a pedidos de fundición de volumen medio y alto
- Permite verter cualquier aleación en el molde (tanto materiales ferrosos como no ferrosos). Además, puede usarse para casi cualquier modelo y diseño
- La arena puede reutilizarse después de extraer la fundición. Ahorra costes de material de entrada para la fundición.
Limitaciones:
- Limitación en el tamaño de la fundición. Puede fabricar fundiciones en un rango de 0,5 a 225 kg de peso. Para piezas mayores, deben considerarse otros métodos de fundición.
- No es preferible para fundir detalles intrincados de la fundición
- Tolerancias amplias que requerirían más tratamientos de mecanizado
- Genera preocupaciones sobre defectos de fundición como sopladuras, porosidad, etc., pero pueden controlarse con los conocimientos técnicos de la fundición.
Aplicaciones de la fundición en arena verde
La fundición en arena verde es muy popular con una amplia gama de aplicaciones. En América, el 42% de las piezas de fundición se fabrican mediante el proceso de arena verde, mientras que la fundición sin horneado (no-bake), en comparación, ocupa el 40% (el segundo método de fundición más popular).
Puede encontrar piezas de fundición en arena verde, desde piezas de decoración exterior como postes de luz, bancos, papeleras; detalles de ingeniería, piezas automotrices, aeroespaciales, carcazas de bombas hasta pesos de boyas marinas, etc.
Lea más sobre fundición en arena verde aquí.
2. Fundición en arena con resina furánica
¿Qué es la fundición en arena con resina furánica?
Otro de los tipos comunes de procesos de fundición en fundiciones metálicas es la fundición en arena con resina furánica. A diferencia de la arena verde que proporciona aglutinación natural, la fundición en arena con resina furánica depende de catalizadores y aglutinantes para unir la arena. En este método de fundición, la arena, la resina furánica y los catalizadores se mezclan y la mezcla de arena se endurece por reacción química.
La pieza en bruto obtenida presenta un buen acabado superficial liso y alta precisión.
Composición del molde de arena con resina furánica
En la fundición en arena con resina furánica, el molde se fabrica con la siguiente fórmula:
- Arena: Arena de sílice (SiO₂) (40-60%)
- Resina furánica: 0,7-1,3% dependiendo de la masa de la fundición. Se requiere menos o sin nitrógeno según los requisitos de la fundición y la estructura de las piezas.
La resina furánica juega un papel importante en este método de fundición. Es un compuesto polimérico con 75% alcohol furfurílico + 11% formaldehído + 9% urea + 5% agua. La proporción de formaldehído y urea afecta al tiempo de solidificación y a la resistencia de la mezcla de resina, mientras que el alcohol furfurílico (FA) afecta a las propiedades de resistencia al calor de la mezcla.
- Catalizador: agente de solidificación y agentes anexantes (30-50%)
El proceso de fundición en arena con resina furánica
Los procesos de fundición en arena con resina furánica se explican en el siguiente diagrama:
Características de la fundición en arena con resina furánica
Ventajas:
- Tolerancias ajustadas y alta precisión
- Proporciona un excelente acabado superficial liso en comparación con otros métodos de fundición
- Minimiza defectos de fundición como agujeros de arena, agujeros de aire y contracción
- Flexibilidad en el tamaño de la fundición. La fundición en arena con resina furánica puede fabricar piezas grandes que van desde unas decenas de kilogramos hasta varias toneladas de peso
Limitaciones:
- Es un método más costoso que otros procesos de fundición
- Requisitos estrictos para la materia prima
- Genera preocupaciones medioambientales
Aplicaciones de la fundición en arena con resina furánica
Con sus excelentes ventajas, la fundición en arena con resina furánica se prefiere a menudo para fundir piezas intrincadas y detalladas que requieren alta precisión y tolerancias ajustadas, como piezas automotrices, detalles de maquinaria agrícola, piezas aeroespaciales, motores de barcos, etc.
Lea más sobre fundición en arena con resina furánica aquí.
3. Fundición por molde perdido (Lost Foam)
¿Qué es la fundición por molde perdido?
La fundición por molde perdido es un tipo de proceso de modelo evaporativo similar a la fundición a la cera perdida (investment casting). En lugar de cera, el modelo está hecho de espuma en el método de molde perdido.
A diferencia de la fundición en arena, donde el modelo puede retirarse y reutilizarse para hacer otros moldes, el modelo de molde perdido se usa una sola vez y se evapora al formar las piezas de fundición.
No tan popular como la fundición en arena, pero la fundición por molde perdido es uno de los diferentes tipos de procesos de fundición que mantiene características bastante impresionantes que se adaptan a la producción en masa de piezas de fundición pequeñas y medianas.
El proceso de fundición por molde perdido
El proceso de fundición por molde perdido sigue estos pasos:
- Paso 1: Fabricación del modelo. El modelo de molde perdido puede fabricarse mediante máquinas de corte o por moldeo por inyección de perlas de poliestireno. El modelo puede ser un modelo completo (diseño simple) o varias secciones que luego se pegan para formar una réplica de la fundición deseada.
- Paso 2: Recubrimiento con pintura aislante para mejorar la durabilidad de la superficie del molde y proteger de la erosión y rotura
- Paso 3: El modelo de espuma se coloca en un cajón rodeado de arena sin aglutinar y se compacta.
- Paso 4: Vertido del metal fundido, evaporación del modelo de espuma y formación de la pieza en bruto
- Paso 5: Limpieza de la arena restante y mecanizado adicional si es necesario.
Características de la fundición por molde perdido
Ventajas:
- Diseño flexible
- Permite fundir formas complejas impensables en otros procesos de fundición
- Alta precisión y tolerancias ajustadas
- Sin defectos de núcleo, sin desplazamiento de molde, excelente acabado superficial liso
- Reduce el tiempo de procesamiento
- Reduce costes de producción e inversión
Limitaciones:
- Es más costosa que otros métodos
- Resulta muy costosa para la puesta en marcha o pedidos pequeños
Aplicaciones de la fundición por molde perdido
La fundición por molde perdido no se limita a ningún diseño y tipo de aleación. A menudo se elige para fundir piezas de fundición complejas que otros métodos no pueden trabajar. Por ejemplo, piezas de detalle automotrices, elementos de maquinaria de alta precisión, productos con núcleos intrincados…
Lea más sobre fundición por molde perdido aquí.
4. Fundición de precisión (Investment Casting / Cera Perdida)
¿Qué es la fundición de precisión?
La fundición de precisión o fundición a la cera perdida es un método de fundición avanzado utilizado para fundir formas complicadas y de paredes delgadas. Este proceso es similar a la fundición por molde perdido. En lugar del modelo de espuma, el modelo desechable de cera se forma por inyección y luego se recubre con varias capas de material refractario.
Al fundir el modelo de cera, se crea una cavidad de molde lista para verter el metal líquido. Tenga en cuenta que el modelo se usa solo una vez y que cada fundición necesita un modelo.
Este método tiene las características de fundir detalles con alta precisión, por lo que a menudo se prefiere para fundir productos para la industria de fabricación de máquinas, especialmente la producción de pequeños detalles, alta precisión, sin mecanizado o que no pueden ser mecanizados.
El proceso de fundición de precisión
- Paso 1: Fabricación del modelo maestro y molde
- Paso 2: Inyección de cera en el molde para hacer modelos de cera
- Paso 3: Ensamblaje de secciones del modelo
- Paso 4: Fabricación de la carcasa (shell)
- Paso 5: Descerado por calor
- Paso 6: Vertido del metal fundido
- Paso 7: Rotura de la carcasa
- Paso 8: Corte de canales de alimentación
- Paso 9: Piezas de fundición terminadas
Características de la fundición de precisión
Ventajas:
La fundición de precisión es un enfoque moderno de fundición con muchas ventajas.
- Comparada con la fundición en arena, la fundición a la cera perdida puede lograr mejores detalles complejos, paredes delgadas, alta calidad superficial y reducir significativamente los trabajos de mecanizado. Muchas piezas de fundición terminadas pueden usarse inmediatamente.
- Puede fabricar productos que pesan desde unos gramos hasta una tonelada.
- Puede fundir aleaciones difíciles de fundir como acero inoxidable, acero delgado
- La superficie de la fundición es de alta precisión y brillo
- La fundición es menos propensa a agrietarse o deformarse
Limitaciones:
- Alta intensidad de mano de obra
- Ciclo de producción largo
- Los costes de fabricación del molde son altos
Aplicaciones de la fundición de precisión
Fundiciones complejas, o en producción en masa para fabricar engranajes; baúles de bicicleta; discos de moto; repuestos en máquinas de chorro de arena… Fundición con peso de 0,02 a 100 kg; espesor hasta 0,3 mm y diámetro de orificio hasta 2 mm.
5. Fundición a presión (Die Casting)
¿Qué es la fundición a presión?
La fundición a presión es el método de moldeo de material bajo alta presión y se aplica para fundir metales y aleaciones no ferrosos.
Se utiliza en la fundición de piezas para pedidos al por mayor porque la ventaja de este método de fundición es su alta productividad y proceso simplificado gracias a la aplicación de una línea totalmente automatizada. La pieza en bruto obtenida tiene tolerancias ajustadas, alta precisión y un buen acabado superficial brillante.
El proceso de fundición a presión
- Paso 1: Fundición del metal en estado líquido
- Paso 2: Vertido del metal fundido en la cámara
- Paso 3: Sistema de inyección de pistón a alta presión empuja el fluido en el molde
- Paso 4: Espera hasta que la fundición se haya solidificado, luego retira el núcleo
- Paso 5: El pestillo expulsará el objeto hacia fuera
- Paso 6: Retirada de materiales de desecho y continuación del siguiente segmento
Todo el proceso de fundición del método de fundición a presión requiere el uso de pistones de alta presión y prensas ajustadas para garantizar la durabilidad de la fundición. Con el proceso de línea automática, la calidad de la fundición depende de muchos factores como la composición del metal fundido, el sistema de maquinaria, la presión de fundición, etc.
Características de la fundición a presión
Ventajas:
- Tolerancias ajustadas y alta precisión
- Capaz de fundir paredes delgadas incluso de 1 mm
- Superficie de fundición de alto brillo
- Alta consistencia en dimensiones y diseño uniforme
- Reduce el trabajo de mecanizado
- Alta eficiencia de producción en volumen y adecuada para pedidos grandes
- Líneas completamente automáticas que ahorran costes de mano de obra
Limitaciones:
- Coste de utillaje caro
- Requiere inversión en maquinaria avanzada
- Limitación en el diseño del molde
Aplicaciones de la fundición a presión
La fundición a presión se utiliza a menudo en la fundición de piezas pequeñas, pedidos al por mayor como pistones, cigüeñales, cajas de cambios, etc. Puede producir fundiciones que a menudo pesan hasta 5 kg, pero también hay casos de fundición para piezas de hasta 50 kg, pero el precio es muy alto.
Las aleaciones utilizadas en la fundición a presión deben ser uniformes, tener buenas propiedades de dilución cuando se funden y la composición es estable para no adherirse al molde, y tener resistencia plástica cuando se calientan a altas temperaturas. El cobre, aluminio y acero inoxidable son a menudo preferidos en esta tecnología de fundición.
En la fundición a presión, las aleaciones de aluminio son las más utilizadas en comparación con todas las demás aleaciones. Solo en EE. UU., la fundición a presión de aluminio vale hasta 2.500 millones de dólares anuales. Particularmente, la fundición a presión de aluminio representa el doble que todos los demás métodos combinados.
6. Fundición en molde permanente (Permanent Mold Casting)
¿Qué es la fundición en molde permanente?
La fundición en molde permanente, también conocida como fundición en molde metálico, es un proceso de fundición en el que el molde está hecho de metal, como en la fundición a presión. Se utiliza para producir una gran cantidad de fundiciones utilizando un único molde reutilizable. El molde puede reutilizarse muchas veces, de ahí el llamado método de moldeo permanente.
La fundición en molde permanente es adecuada para fundiciones más grandes que la fundición a presión, aproximadamente 10 kg, por supuesto puede ser más, 20 kg e incluso 50 kg, y el coste será mayor.
El proceso de fundición en molde permanente
El proceso de fundición en molde permanente se incluye simplemente en estos pasos:
- Paso 1: Vertido del metal fundido en el molde
- Paso 2: Permitiendo el enfriamiento y solidificación
- Paso 3: Apertura del molde y recogida de la fundición;
- Paso 4: Continuación de los procesos anteriores para fabricar tantas fundiciones como se requieran.
Cabe destacar que el molde en este proceso está hecho de un material metálico de alta temperatura, como hierro fundido, para poder soportar el calentamiento y enfriamiento continuos que implica al tomar gran volumen.
Características de la fundición en molde permanente
Ventajas:
- Resultado de fundición de alta precisión y tolerancias ajustadas
- Buen acabado superficial con menos defectos de fundición que la fundición en arena
- La fundición tiene alta resistencia, tenacidad y ductilidad
- La durabilidad del molde es alta.
- Debido al ahorro de tiempo en la fabricación del molde, la alta productividad reduce los costes de producción.
Limitaciones:
- Es difícil fundir objetos demasiado complejos, con paredes grandes y peso elevado
- Los costes de fabricación del molde son altos.
- Se necesita un mecanismo para expulsar la fundición del molde, por lo que a veces forman una muesca en la fundición.
Aplicaciones de la fundición en molde permanente
Este molde de fundición permanente se utiliza más comúnmente para fundir aluminio, magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido gris debido a su bajo punto de fusión. Adecuado para producción en masa con fundiciones simples y de tamaño pequeño o mediano, como pistones, lingotes de engranajes, utensilios de cocina, detalles en herramientas de máquina, ruedas de aviones, piezas de bombas, etc., que no pesan más de 25 kg. Para objetos con forma interna compleja, se recomienda usar un núcleo de arena.
Resumen
El contenido anterior ha enumerado y analizado los 6 diferentes tipos de procesos de fundición comúnmente utilizados en los fabricantes de fundiciones metálicas. En general, cada una de estas técnicas de fundición mantiene tanto fortalezas como limitaciones. Dependiendo de los requisitos de fundición y la demanda del proyecto, las fundiciones considerarán el proceso de fundición que se adapte a la aplicación.
Como una de las empresas de fundición líderes y mayorista al mercado mundial, VIC es la fundición de arena con tres técnicas principales de fundición incluidas: fundición en arena verde, fundición en arena con resina furánica y fundición por molde perdido. Con estos tres diferentes tipos de fundición, somos capaces de fabricar cualquier pieza de fundición, desde tamaños pequeños, medianos, grandes hasta diseños de formas simples e intrincadas. Contacte con la fundición VIC para un proyecto de pieza de fundición OEM por email ADMIN@MFGROBOTS.COM
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