Fundición: Definición, Tipos, Proceso y Aplicaciones

¿Qué es la Fundición?

La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido se vierte en un molde que contiene una cavidad con la forma deseada y se deja solidificar. La pieza solidificada también se conoce como fundición, la cual se expulsa o se rompe del molde para completar el proceso.

Los materiales de fundición suelen ser metales o diversos materiales de fraguado que endurecen tras mezclar dos o más componentes; ejemplos son epoxi, hormigón, yeso de París y arcilla.

La fundición de metales es un proceso de 7000 años usado tanto en fabricación como en bellas artes. El primer objeto fundido conocido es una rana de cobre que data del 3200 a.C., hallada en la actual Irak. Durante la fundición de metales, el metal fundido se transfiere de un crisol a un molde para crear un objeto metálico positivo. El metal y el molde se enfrían, y el objeto se extrae y termina.

Las técnicas tradicionales de fundición incluyen fundición a la cera perdida, fundición en molde de yeso, fundición a presión y fundición en arena, por nombrar algunas. Estos procesos pueden realizarse en una fundición o en un taller de joyería.

Los procesos de fundición de metales se conocen desde hace miles de años y se han usado ampliamente para crear esculturas, joyas, transporte, armas y herramientas.

La fundición se usa comúnmente para crear formas complejas que serían difíciles o antieconómicas de fabricar por otros métodos. Equipos pesados como bancadas de máquinas herramienta, hélices de barcos, etc., pueden fundirse fácilmente al tamaño requerido en lugar de unir varias piezas pequeñas.

MÁS: ¿Qué es la Fundición de Metales?

¿En Qué Consiste el Proceso de Fundición?

Los procesos de fundición implican el uso de material fundido, generalmente metal. Este material se vierte en una cavidad de molde que toma la forma de la pieza final. El material fundido se enfría, extrayéndose el calor generalmente a través del molde, hasta solidificarse en la forma deseada.

La fundición de metales se divide en dos categorías principales: procesos con moldes reutilizables y procesos con moldes desechables. En ambos, el fundidor funde el metal en un crisol, lo vierte en el molde, y luego retira el material del molde o la fundición una vez que el metal se ha enfriado y solidificado.

El proceso básico implica crear un modelo y un molde, verter metal fundido, extraer la fundición sólida y terminar la pieza. Este proceso es personalizable para diferentes tipos de fundición, formas, tamaños y más.

Paso 1: Crear el Modelo

Antes de hacer el molde, debe crear un modelo que determine su forma. Puede ser un modelo 3D de la fundición final, hecho en cera, arena, plástico o incluso madera.

Algunos fundidores usan moldes de yeso o silicona, materiales que no soportarían metal fundido pero permiten crear múltiples modelos de cera para fundición con molde desechable.

Al dar forma al modelo, tenga en cuenta la contracción anticipada al enfriarse el metal. Los modelos también pueden incluir canales de alimentación (coladas) para permitir el flujo del metal fundido al molde.

Paso 2: Fabricar el Molde

Tras crear el modelo, se fabrica el molde. Puede elegir un molde reutilizable, típicamente de metal, o uno desechable de arena, yeso o cáscara cerámica.

Cada método está optimizado para diferentes metales y niveles de complejidad. Si trabaja con modelo de cera o plástico, puede eliminarlo calcinándolo en un horno.

Paso 3: Elegir la Aleación Metálica

Todas las fundiciones metálicas se producen a partir de aleaciones férreas o no férreas. Las aleaciones son mezclas de elementos que proporcionan las mejores propiedades mecánicas para el uso final. Las férreas incluyen acero, hierro maleable y hierro gris.

Las no férreas más comunes son aluminio, bronce y cobre. En joyería con metales preciosos se usan plata, cobre, oro y platino.

Paso 4: Fundir la Aleación

Los procesos de fusión varían entre aleaciones porque cada una tiene diferente temperatura de fusión. Esencialmente, consiste en colocar la aleación sólida en un crisol y calentarla sobre llama abierta o en horno.

Paso 5: Verter en el Molde

Vierta el metal fundido en la cavidad del molde. En fundiciones pequeñas, puede verter directamente del crisol. En fundiciones grandes se requiere un equipo para calentar el metal en horno y transferirlo a un cucharón antes de verter.

Siga toda la guía de seguridad recomendada al verter metal fundido. Use ropa protectora: fibras naturales, pantalones y mangas largas, guantes aislantes y gafas de seguridad.

Trabaje en espacio bien ventilado para evitar humos peligrosos. Tenga extintor químico cerca y mantenga libre el pasillo entre horno y molde. Deje solidificar el molde antes de continuar.

Paso 6: Extraer la Fundición del Molde

Cuando el metal se ha enfriado y solidificado, puede extraerlo. Si usó molde desechable, puede romperlo. Si usó yeso de inversión, querrá sumergirlo en agua tras la solidificación; el agua ayuda a separar el molde. Para moldes reutilizables, puede usar eyectores para extraer la fundición.

Paso 7: Acabado

Lije y pula su fundición metálica sólida. Esto puede implicar limpiar el objeto, frotar exceso de material del molde en agua, cortar las coladas con alicates para piezas pequeñas, o usar radial para piezas grandes.

Diferentes Tipos de Fundición

Diferentes Tipos de Procesos de Fundición:

• Fundición en arena.
• Fundición por inversión (cera perdida).
• Fundición a presión (die casting).
• Fundición a baja presión.
• Fundición centrífuga.
• Fundición por gravedad (gravity die casting).
• Fundición al vacío (vacuum die casting).
• Fundición por compresión (squeeze casting).
• Fundición con espuma perdida (lost foam).
• Fundición continua (continual casting).

1. Fundición en Arena

La fundición en arena es uno de los tipos más populares y fáciles, usada desde hace siglos. Permite lotes más pequeños que la fundición en molde permanente a coste muy razonable. No solo permite fabricar productos a bajo coste, sino que ofrece ventajas como operaciones muy pequeñas.

El proceso permite fundiciones que caben en la palma de la mano hasta piezas grandes como bastidores de tren. Puede fundir la mayoría de metales, según el tipo de arena usado.

Se basa típicamente en materiales de sílice, como arena sintética o aglutinada naturalmente. La arena de fundición generalmente consiste en granos esféricos finamente molidos que se compactan firmemente para formar una superficie de molde lisa.

El diseño reduce riesgo de grietas, desgarros u otros defectos permitiendo flexibilidad y contracción moderada durante el enfriamiento. La arena puede reforzarse añadiendo arcilla, que hace que las partículas se unan más. Productos automotrices como bloques de motor se fabrican por fundición en arena.

2. Fundición por Inversión

También conocida como fundición a la cera perdida, usa un modelo de cera desechable para cada pieza. La cera se inyecta en un molde, se retira y se recubre con material refractario y aglutinante, generalmente en varias etapas, para crear una cáscara gruesa.

Varios modelos se unen para formar coladas comunes. Una vez endurecidas las cáscaras, los modelos se invierten y calientan en hornos para eliminar la cera. Estos modelos requieren extremo cuidado al no ser lo bastante fuertes para resistir las fuerzas de fabricación del molde. Una ventaja es que la cera puede reutilizarse.

Ampliamente usada para fabricar piezas para automoción, generación de energía e industria aeroespacial, como álabes de turbina. Estas fundiciones aseguran componentes de alta calidad con precisión, repetibilidad, versatilidad e integridad.

3. Fundición a Presión (Die Casting)

Método de moldeo que fuerza metal fundido a alta presión en una cavidad de molde. La mayoría de fundiciones a presión usan metales no férreos, especialmente zinc, cobre y aleaciones base de aluminio. También son posibles piezas de hierro.

El proceso es especialmente adecuado para aplicaciones que requieren muchas piezas pequeñas a medianas con buenos detalles, calidad superficial fina y precisión dimensional.

4. Fundición a Baja Presión

En la fundición a baja presión, el molde se llena con metal desde un horno presurizado, típicamente a 0,7 bar. El horno de mantenimiento está en la parte inferior de la máquina de fundición a presión vertical, inyectando el metal fundido directamente hacia arriba en el fondo del molde. La presión mantiene el metal en el molde hasta que solidifica.

Una de las principales ventajas es el control preciso del llenado de la cavidad. El metal fluye rápida y suavemente por los canales de alimentación, reduciendo formación de óxidos y previniendo porosidad.

Este proceso se desarrolló para producir piezas axialmente simétricas como ruedas de coche. Usando núcleos de arena en el molde, también es adecuado para piezas con perfiles huecos y geometrías complejas.

5. Fundición Centrífuga

Se usa para fabricar piezas cilíndricas largas como tubos de fundición gris, apoyándose en las fuerzas G desarrolladas en un molde giratorio. El metal fundido introducido es lanzado contra la superficie interior del molde, creando una fundición libre de vacíos.

Este tipo de fundición fue inventado originalmente como proceso de Lavaud usando moldes refrigerados por agua, aplicado a piezas simétricas como tuberías y cañones de gran calibre, con la ventaja de fabricar piezas con un número mínimo de alimentadores.

En piezas asimétricas que no pueden girar sobre su propio eje, una variante llamada fundición a presión dispone varias piezas alrededor de una colada común y gira los moldes alrededor de este eje.

Una idea similar se usa en fundición de grandes anillos dentados, etc. Según el material, pueden usarse moldes metálicos o de arena.

6. Fundición por Gravedad (Gravity Die Casting)

Proceso de fundición en molde permanente donde el metal fundido se vierte desde un recipiente o cucharón al molde. La cavidad se llena solo por gravedad, pudiendo controlarse el llenado inclinando el molde.

Rebajes y cavidades pueden mecanizarse en la forma de la pieza usando núcleos de arena. Este tipo ofrece mejor calidad superficial que fundición en arena y mejores propiedades mecánicas, ambas por la solidificación rápida.

Además, tiene mayor cadencia de fundición que la fundición en arena de aluminio, pero los moldes metálicos son más caros. Las ventajas incluyen posibilidad de baja porosidad de gas y tamaños de grano finos.

Comparada con fundición en arena, requiere menos post-procesado y limpieza, y tiende a resultar en producto de mayor calidad. El proceso de fundición por gravedad es generalmente menos rentable en utillaje comparado con fundición en arena.

7. Fundición al Vacío (Vacuum Die Casting)

La fundición a presión asistida por vacío es una capacidad importante. La evacuación por vacío de la cavidad reduce el atrapamiento de gas durante la inyección del metal y disminuye la porosidad en la fundición. El resultado es fundición a presión con mayor nivel de calidad.

Los sistemas de vacío son solo un complemento. No sustituyen el buen diseño de fundición a presión en la ingeniería de la cavidad, canales, entradas y rebosaderos.

8. Fundición por Compresión (Squeeze Casting)

También llamada forja líquida, es un proceso híbrido de conformado que combina fundición en molde permanente con forja a presión en un solo paso, donde una cantidad específica de aleación fundida se vierte en un molde precalentado y lubricado y posteriormente se forja y solidifica bajo presión.

9. Fundición con Espuma Perdida (Lost Foam Casting)

La fundición con espuma perdida (LFC) es un tipo de proceso de fundición por patrón evaporativo similar a la fundición por inversión, pero usa espuma para el modelo en lugar de cera. Aprovecha el bajo punto de ebullición de las espumas de polímero para simplificar el proceso eliminando la necesidad de fundir la cera fuera del molde.

10. Fundición Continua (Continual Casting)

La fundición continua es un refinamiento del proceso para la producción en masa continua de perfiles metálicos con sección transversal constante. El metal fundido se vierte en un molde abierto refrigerado por agua que permite formar una "piel" de metal sólido sobre el centro aún líquido, solidificando gradualmente el metal de fuera a dentro.

Tras la solidificación, el hilo (strand), como a veces se llama, se extrae continuamente del molde. Longitudes predeterminadas se cortan con cizallas mecánicas o antorchas oxiacetileno móviles y se transfieren a procesos de conformado adicionales o a acopio.

Los tamaños van desde tiras (pocos mm de espesor por ~5 m de ancho) hasta lingotes (90–160 mm cuadrados) y planchones (1,25 m ancho por 230 mm grueso). A veces el hilo sufre laminado en caliente inicial antes del corte.

La fundición continua se usa por los menores costes de producción continua de producto estándar y mayor calidad del producto final. Metales como acero, cobre, aluminio y plomo se funden continuamente, siendo el acero el de mayor tonelaje con este método.

Ventajas del Proceso de Fundición

La fundición tiene las siguientes ventajas sobre otros procesos de fabricación:

• Puede crear cualquier estructura compleja económicamente.
• El tamaño del objeto no importa para la fundición.
• Los objetos fundidos tienen alta resistencia a compresión.
• Todas las estructuras hechas por fundición tienen amplia gama de propiedades.
• Puede crear un objeto preciso.
• Todo material puede fundirse.
• Crea estructura isotrópica.
• Es el más barato entre todos los procesos de fabricación.
• Componentes compuestos pueden fabricarse fácilmente por fundición.

Desventajas del Proceso de Fundición

Las desventajas del proceso de fundición son:

• Precisión dimensional: Por la contracción en la fundición, la precisión dimensional puede verse comprometida. Los diseñadores deben prever tolerancias en el modelo antes de verter el metal fundido.
• Baja resistencia: Debido a alta porosidad comparada con pieza mecanizada.
• Post-procesado: Requiere operaciones de mecanizado secundario para mejorar el acabado superficial.
• Punto de fusión bajo: Generalmente limitado a metales de punto de fusión bajo.
• No adecuado para producción de bajo volumen.

Aplicaciones del Proceso de Fundición

• Transporte: automóvil, aeroespacial, ferroviario y naval
• Equipos pesados: construcción, agricultura y minería
• Máquinas herramienta: mecanizado, fundición, moldeo de plásticos, forja, extrusión y conformado
• Maquinaria de planta: química, petróleo, papel, azúcar, textil, acero y plantas térmicas
• Defensa: vehículos, artillería, municiones, almacenamiento y equipos de apoyo
• Máquinas eléctricas: motores, generadores, bombas y compresores
• Fundición municipal: tuberías, uniones, válvulas y accesorios
• Hogar: electrodomésticos, cocina, jardinería, muebles y herrajes
• Objetos de arte: esculturas, ídolos, muebles, lámparas y artículos decorativos

Preguntas Frecuentes

¿Qué es la Fundición?

La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido se vierte en un molde que contiene una cavidad con la forma deseada y se deja solidificar. La pieza solidificada también se conoce como fundición, la cual se expulsa o se rompe del molde para completar el proceso.

¿Qué significa Fundición?

La fundición es un proceso de fabricación por el cual un material fundido como metal o plástico se introduce en un molde, se deja solidificar dentro del molde, y luego se expulsa o rompe para fabricar una pieza.

¿Qué es el Proceso de Fundición?

Los procesos de fundición implican el uso de material fundido, generalmente metal. Este material se vierte en una cavidad de molde que toma la forma de la pieza final. El material fundido se enfría, extrayéndose el calor generalmente a través del molde, hasta solidificarse en la forma deseada.

¿Cuáles son los diferentes tipos de fundición?

Diferentes Tipos de Procesos de Fundición:

• Fundición en arena.
• Fundición por inversión.
• Fundición a presión.
• Fundición a baja presión.
• Fundición centrífuga.
• Fundición por gravedad.
• Fundición al vacío.
• Fundición por compresión.
• Fundición con espuma perdida
• Fundición continua

¿Cuál es el proceso de fundición?

Los procesos de fundición implican el uso de material fundido, generalmente metal. Este material se vierte en una cavidad de molde que toma la forma de la pieza final. El material fundido se enfría, extrayéndose el calor generalmente a través del molde, hasta solidificarse en la forma deseada.

¿Qué Significa Fundición?

La fundición es un proceso de fabricación usado por la industria de forja para producir un objeto (a menudo metal) de una forma específica deseada. Esto se logra vertiendo metal fundido caliente en un molde que contiene una cavidad hueca de la forma exacta requerida.

¿Cuáles son los 4 tipos de fundición?

Procesos de conformado en caliente como fundición a presión, fundición por inversión, fundición en yeso y fundición en arena, cada uno proporciona sus propios beneficios de fabricación únicos. Comparar ventajas y desventajas de los tipos comunes ayuda a seleccionar el método más adecuado para una producción dada.

¿Cuántos tipos de proceso de fundición hay?

Esta técnica incluye al menos cuatro métodos diferentes: permanente, a presión, centrífuga y continua.

¿Qué entiende por fundición y explique los tipos?

La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido se vierte en un molde, que contiene una cavidad hueca de la forma deseada, y luego se deja solidificar. Se usa más a menudo para fabricar formas complejas que serían difíciles o antieconómicas por otros métodos.

¿Qué es material de fundición?

Los materiales de fundición son usualmente metales o diversos materiales de fraguado en frío que curan tras mezclar dos o más componentes; ejemplos son epoxi, hormigón, yeso y arcilla.

¿Cuáles son los tipos de fundición centrífuga?

Tipos de Fundición Centrífuga:

• Fundición Centrífuga Verdadera. Usada para producir estructura hueca simétrica con agujeros redondos.
• Semi-Fundición Centrífuga.
• Centrifugado.

¿Qué es la fundición de metales?

La fundición de metales es el proceso de fabricar objetos vertiendo metal fundido en un espacio vacío con forma. El metal se enfría y endurece en la forma dada por este molde.

¿Cuáles son los diferentes tipos de defectos de fundición?

Tipos de Defectos de Fundición y Cómo Prevenirlos

• Porosidad de Gas. Poros, sopladuras, agujeros abiertos.
• Defectos de Contracción. Abiertos. Cerrados. Deformación.
• Defectos de Material del Molde. Cortes y lavados. Hinchazones. Caídas.
• Defectos de Vertido de Metal. Frío. Cierre en frío. Llenado incompleto.
• Defectos Metalúrgicos. Grietas en caliente. Puntos calientes.
• Defectos de Forma de Fundición. Desajustes. Rebabas.

¿Qué es un núcleo en fundición?

Un núcleo es una inserción de arena preformada y aglutinada colocada en el molde para dar forma al interior de una fundición o parte que no puede formarse por el modelo. Los núcleos se usan frecuentemente para crear secciones huecas o cavidades en una fundición.

¿Cuál es la diferencia entre moldeo y fundición?

La principal diferencia es el material usado en el proceso. La fundición típicamente implica metal, mientras que el moldeo se enfoca en plásticos. En ambos casos, el material fundido va a un molde o matriz para crear la forma final.

¿Qué herramientas se usan en fundición?

Las principales herramientas de fundición son herramientas manuales, recipientes y herramientas mecánicas. Las manuales consisten en apisonador, pala, criba, alambre de ventilación, alzador, llaneta, paleta, maza, hisopo, grampas, gagger, fuelle, etc. Las mecánicas se usan generalmente en fundiciones automatizadas.

¿Qué materiales son comúnmente usados para fundición?

Hay cuatro aleaciones comúnmente usadas para fundición a presión: base aluminio, cobre, magnesio y zinc, aunque algunas aleaciones férreas poco comunes también pueden usarse.

¿Cómo se hace la fundición?

Los procesos de fundición implican el uso de material fundido, generalmente metal. Este material se vierte en una cavidad de molde que toma la forma de la pieza final. El material fundido se enfría, extrayéndose el calor generalmente a través del molde, hasta solidificarse en la forma deseada.

¿Qué es la fundición centrífuga?

El método de fundición centrífuga es el método para producir tuberías vertiendo metal fundido en un molde cilíndrico que gira rápidamente, en el que la fuerza centrífuga de la rotación ejerce presión sobre el metal fundido.

¿Qué es la fundición por vaciado (slush casting)?

La fundición por vaciado es una variante de fundición en molde permanente para crear una fundición hueca. En el proceso, el material se vierte en el molde y se deja enfriar hasta que se forma una capa de material en el molde. El líquido restante se vierte entonces para dejar una carcasa hueca.

¿Se puede fundir acero?

Muchos materiales pueden fundirse, incluyendo varios tipos de metales y sintéticos, pero el hierro y el acero en particular presentan excelentes propiedades mecánicas para una amplia gama de aplicaciones.

¿Qué es la fundición en arena verde (green sand)?

Una fundición en arena verde se hace en un molde de arena aglutinada con arcilla, el nombre no se refiere al color de la arena sino a que el molde no está curado. Los moldes de arena seca son similares, excepto que la arena se hornea antes de recibir metal.

¿Cómo elegir el método de fundición?

Si tiene dudas, a continuación unos consejos simples para seleccionar el proceso de fundición a presión adecuado para su empresa.

• Complejidad del Diseño. La complejidad del diseño deseado para el producto final jugará un papel crucial en la selección del proceso.
• Selección del Material.
• Coste de Fundición.

¿Qué es la contracción en fundición?

La contracción es un cambio interno o externo de volumen que ocurre durante un cambio de fase en la transición de un metal de estado líquido a sólido en la superficie expuesta. Este fenómeno ocurre en procesos como fundición y solidificación del hormigón.

¿Qué es el defecto de aleta (fin) en fundición?

La rebaba, también conocida como aleta de fundición o barbas, es cualquier material no deseado y excesivo adherido a una fundición. Típicamente es una lámina delgada de metal que se forma en las caras de partición. La rebaba es material de desecho que se convierte en escoria al refundirse.

¿Qué es molde y núcleo?

Un núcleo es un dispositivo usado en procesos de fundición y moldeo para producir cavidades internas y ángulos reentrantes (ángulo interior mayor de 180°). El núcleo es normalmente un elemento desechable que se destruye para sacarlo de la pieza.

¿Cuáles son tres tipos de hierros fundidos?

Los cuatro tipos básicos de hierro fundido son hierro blanco, hierro gris, hierro dúctil y hierro maleable.

• Hierro blanco.
• Hierro gris.
• Hierro dúctil.
• Hierro maleable.

¿Es un molde una fundición?

El molde es la primera etapa para hacer la réplica o impresión del objeto deseado; sin embargo, la fundición es el producto final obtenido tras todo el proceso. La fundición es el producto final fabricado, y en ciertas ocasiones también puede usarse para hacer más moldes.