Procesos de fundición de metales:una descripción general completa

Fabricar artículos vertiendo metal fundido en un espacio en blanco y con forma se conoce como fundición de metal. Luego, el metal se endurece y se enfría hasta alcanzar la forma que este molde le ha proporcionado.

Si es necesario mecanizar un artículo a partir de una pieza sólida de metal, la fundición suele ser una opción menos costosa. Existen numerosas técnicas de fundición de metales disponibles. El uso de metales, la longitud del recorrido y la complejidad de la fundición influyen en qué tipo de fundición es más efectiva.

La demanda de productos complicados y de alta calidad ha aumentado junto con el crecimiento de las demandas y aplicaciones industriales. Afortunadamente, existen muchos métodos de fundición que pueden crear productos complejos y precisos para una variedad de usos y requisitos del cliente.

Comprender los beneficios y desventajas de las diferentes técnicas de fundición lo ayudará a elegir el mejor proceso para sus necesidades de fabricación. Es por eso que en este artículo; Hablaré de los distintos tipos de procesos de fundición junto con sus ventajas e inconvenientes

¡Empecemos!

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Tipos de proceso de fundición

Los siguientes son los tipos comunes de procesos de fundición disponibles en el mundo industrial actual:

• Proceso de fundición en arena
• Fundición centrífuga
• Fundición de espuma perdida
• Fundición a presión por gravedad
• Fundición a presión
• Casting de inversión
• Fundición de yeso
• Fundición al vacío
• Exprimir Fundición
• Fundición continua

Proceso de fundición en arena

Cualquier aleación de metal, ferrosa o no, se puede fundir utilizando el método de fundición flexible conocido como fundición en arena. Se emplea frecuentemente en entornos industriales para la fabricación en masa de componentes para automóviles fabricados en fundición de metal, como bloques de motor, culatas, cigüeñales, etc.

En el procedimiento se utiliza un molde a base de arena artificial o adherido naturalmente para crear la superficie plana del molde. La superficie (la mitad superior) y el arrastre son los dos componentes de la superficie del molde.

(La mitad inferior). Usando una taza de vertido, se vierte metal fundido en el diseño, donde luego se deja endurecer y tomar su forma final. Finalmente, se elimina el exceso de metal para poder terminar el producto de fundición de metal terminado.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios del proceso de fundición en arena:

• Los costos de producción son bastante bajos, especialmente para la producción de bajo volumen
• Fabricación de componentes enormes
• Fundición de aleaciones con y sin hierro
• Capacidad de reciclar
• Procesamiento de metales de alto punto de fusión, como titanio y acero

Desventajas

A continuación se detallan las desventajas del proceso de fundición en arena:

• Un nivel de precisión inferior al de las técnicas alternativas
• Es difícil aplicar esta estrategia a productos con especificaciones de dimensiones y peso establecidas.
• Los productos producidos mediante este método tienen un acabado superficial rugoso.

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Fundición a presión por gravedad

La fundición a presión por gravedad, comúnmente conocida como fundición en molde permanente, produce metal y aleaciones metálicas utilizando moldes reutilizables compuestos de metal, como acero, grafito, etc.

Este tipo de fundición de metal se puede utilizar para crear muchos elementos diferentes, incluidas ruedas, pistones de motor, accesorios de tuberías, carcasas de engranajes y engranajes.

En este método, el metal fundido se vierte directamente en la cavidad del molde mientras la gravedad lo empuja hacia abajo. El troquel se puede inclinar para gestionar el relleno y lograr una mayor cobertura.

Los artículos se crean permitiendo que el metal fundido se enfríe y solidifique dentro del molde. Como resultado, este método aumenta la prevalencia de materiales de fundición como bronces específicos, hierro fundido y aleaciones de plomo, zinc, aluminio y magnesio.

A diferencia de los procedimientos convencionales de fundición a presión, este tipo de métodos de fundición llenan el molde de abajo hacia arriba. Sin embargo, en comparación con la fundición en arena, el método tiene una velocidad de fundición más alta. Pero como se utilizan moldes metálicos caros, el precio es significativamente mayor.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios de la fundición a presión por gravedad:

• Debido a su rápida solidificación, produce productos con una excelente calidad superficial.
• Los productos fabricados mediante fundición son muy precisos y tienen tolerancias estrictas.
• Los moldes reutilizables aumentan la productividad y reducen los gastos de producción al ahorrar tiempo.
• Los productos tienen cualidades mecánicas mejoradas.
• Fabricación de productos de paredes delgadas

Desventajas

A continuación se detallan las desventajas de la fundición a presión por gravedad:

• En ocasiones, el producto sufre un golpe debido al mecanismo de expulsión utilizado para retirar la pieza fundida del molde.
• Los gastos de producción de moldes son mayores.
• Lanzar objetos complicados es un desafío.

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Fundición a presión

Dependiendo de la presión, existen dos formas diferentes de fundición a presión. para ser exactos, fundición a presión tanto de alta como de baja presión.

Para la producción en masa de geometrías complejas que requieren precisión fina, la fundición a presión a alta presión es más común. Por el contrario, la fundición a baja presión es una mejor técnica de fundición para la fabricación de piezas grandes y sencillas.

Estos tipos de fundición de metales implican la inyección a alta presión de aleaciones y metales no ferrosos, incluidos zinc, estaño, cobre y aluminio, en un molde reutilizable que ha sido recubierto con lubricante.

Para evitar el endurecimiento del metal, se mantiene una alta presión durante todo el procedimiento de inyección rápida. Una vez finalizado el procedimiento, se extrae el yeso y se termina para eliminar cualquier material innecesario.

Cuando se trata de llenar el molde, la fundición a presión se diferencia de la fundición a presión por gravedad. Mientras que la inyección a alta presión de metal fundido en el molde de metal se utiliza en la fundición a presión. Posteriormente se fabrica el producto necesario solidificando rápidamente el metal fundido.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios de la fundición a presión:

• Alta tolerancia dimensional y precisión
• Alta productividad y excelente calidad del producto
• Se requieren menos operaciones de mecanizado posteriores a la fundición
• El metal fundido se enfría más rápidamente para aumentar las tasas de producción
• El proceso puede continuar durante un período de tiempo más largo sin reemplazar el troquel.

Desventajas

A continuación se detallan las limitaciones de la fundición a presión:

• Alto coste de las herramientas utilizadas
• Solo se permiten materiales no ferrosos
• La configuración completa requiere un gran desembolso monetario.
• No se utiliza para piezas estructurales ya que es difícil asegurar que los productos tengan las cualidades mecánicas deseadas.

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Casting de inversión

Para crear un molde cerámico desechable para fundición a la cera perdida, a veces denominado fundición a la cera perdida, se recubre un patrón de cera con material refractario y un agente aglutinante. Luego se vierte el metal fundido en el molde para crear piezas fundidas de metal.

Los tipos de fundición de inversión son procesos costosos y que requieren mucha mano de obra que se pueden utilizar para crear productos de fundición de metal, como engranajes, baúles de bicicletas, discos de motocicletas y piezas de repuesto para equipos de voladura en grandes cantidades o en piezas fundidas complejas.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios del casting de inversión:

• Puede crear componentes con paredes delgadas, mayor complejidad y excelente calidad de superficie.
• Minimiza la necesidad de mecanizado posterior a la fundición
• Puede fundir aleaciones difíciles de fundir, como acero inoxidable, acero fino, etc.
• El molde de la carcasa se separa, lo que permite realizar piezas fundidas con ángulos de 90 grados.
• alta precisión dimensional de los artículos
• Asignación de moldeo por contracción

Desventajas

A continuación se detallan las limitaciones del casting de inversión:

• Costo de utilizar
• Ciclo de producción más largo
• Mayores costes de fabricación de moldes
• Los patrones de cera para cada ciclo de fundición deben realizarse con un troquel nuevo.

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Fundición de yeso

Con la excepción de que el molde está compuesto de una sustancia conocida como "yeso de París", el procedimiento de fundición en yeso es similar a la fundición en arena.

El yeso enfría el metal más lentamente que la arena debido a su limitada conductividad térmica y capacidad calorífica, lo que ayuda a lograr una alta precisión, especialmente para piezas con secciones transversales delgadas. Sin embargo, no se pueden utilizar materiales ferrosos de alta temperatura.

En particular, el proceso de fundición con moldes de yeso se puede utilizar para crear piezas pequeñas de 30 gramos y piezas grandes de 45 kilogramos.

Ventajas

A continuación se detallan las ventajas del yeso:

• La superficie acabada es lisa
• La capacidad de fundir estructuras complicadas con paredes delgadas con mayor precisión dimensional que la fundición en arena

Desventajas

A continuación se detallan las desventajas del yeso:

• Menos usos para las aleaciones a base de cobre y aluminio
• Podría ser necesario reponer con frecuencia el material de moldura de yeso.
• Una sustancia que es menos estable que la arena y podría tener un impacto en todo el proceso
• Aumento de los tiempos de enfriamiento, que afectan las tasas de producción
• Incompatible con materiales altamente inflamables
• El procedimiento suele ser más costoso que la mayoría de las operaciones de fundición.

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Fundición centrífuga

La rotofundición, comúnmente conocida como fundición centrífuga, es un método para producir piezas cilíndricas industrialmente utilizando fuerzas centrífugas. En este tipo de fundición de metal, el metal fundido se vierte en una matriz de hilado caliente.

El metal fundido a alta presión se distribuye por todo el troquel con la ayuda de fuerzas centrífugas.

Hay tres tipos de fundición centrífuga:fundición centrífuga vertical, fundición semicentrífuga y fundición centrífuga genuina. A diferencia de la verdadera fundición centrífuga, la fundición semicentrífuga utiliza un bebedero para llenar completamente el molde.

Sin embargo, debido a la rotación constante utilizada en la verdadera fundición centrífuga, el metal fundido se adhiere a los lados. Por otro lado, la fundición centrífuga vertical implica moldeo direccional y el mismo procedimiento que la verdadera fundición centrífuga, como su nombre lo indica.

Normalmente, las geometrías de rotación, como los cilindros, se producen mediante fundición centrífuga. especialmente componentes como camisas de cilindros, aros de pistón, discos de embrague, casquillos de cojinete, etc.

Además, verter el metal en el centro del molde ayuda a minimizar defectos como orificios, contracción y bolsas de gas. Sin embargo, no es apropiado para todas las aleaciones metálicas.

Ventajas

A continuación se detallan las ventajas de la fundición centrífuga:

• Mejoras en el rendimiento del proceso y reducción de residuos
• Fundición de alta densidad y prácticamente libre de defectos
• Hacer piezas fundidas de metal compuesto de un cilindro y una camisa es fácil con este método.
• No hay demanda de puertas ni contrahuellas.

Desventajas

A continuación se detallan las desventajas de la fundición centrífuga:

• El coste de la fundición centrífuga es sustancial.
• demanda de personal cualificado
• fabricación de formas específicas

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Fundición de espuma perdida

La distinción entre fundición a la cera perdida y fundición de espuma perdida es que la primera emplea cera para el patrón mientras que la segunda utiliza espuma.

Después de la creación del patrón, la cerámica refractaria se recubre mediante inmersión, recubrimiento, pulverización o brocha. Luego, el producto terminado se crea vertiendo el metal fundido en el molde.

Estos tipos de fundición se pueden aplicar a una variedad de materiales, incluidas aleaciones ferrosas, hierro fundido aleado, acero al carbono y acero aleado. El proceso de fundición de espuma perdida se utiliza particularmente para producir artículos como carcasas de bombas, bocas de incendio, válvulas y accesorios.

La alta precisión y exactitud de la producción son solo algunos de los beneficios de la fundición a espuma perdida. Esta técnica, sin embargo, tiene algunos inconvenientes que la hacen inadecuada para aplicaciones de bajo volumen.

Ventajas:

A continuación se detallan las ventajas del moldeado a espuma perdida:

• Fundición de alta calidad
• Flexibilidad en el diseño
• Excelente producción
• Rentable para la fabricación a gran escala

Desventajas

A continuación se detallan las limitaciones del moldeado de espuma perdida:

• Altos costos de patrón para pequeños volúmenes de fabricación
• La baja resistencia provoca distorsiones o daños en el patrón, lo que alarga los procedimientos de producción y los plazos de entrega.

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Fundición al vacío

La fabricación de fundición al vacío, como su nombre indica, se realiza bajo una presión de vacío de 100 bar o menos para expulsar el gas de la cavidad del molde.

En este tipo de procesos de fundición, las burbujas y las bolsas de aire se eliminan vertiendo metal fundido en la cavidad del molde dentro de una cámara de vacío.

La cavidad de la matriz se evacua bajo vacío para evitar que los gases queden atrapados allí durante el proceso de inyección de metal. Luego, el metal se retira del molde después de curarlo en una cámara calefactora.

Muchas industrias, incluidas las de los sectores automotriz, aeroespacial, electrónico, marítimo y de telecomunicaciones, utilizan el método de fundición a presión al vacío.

Como resultado, los componentes estructurales del chasis y los elementos de la carrocería del vehículo son algunos de los componentes producidos mediante esta técnica de fabricación.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios de la fundición al vacío:

• Las características mecánicas, la calidad de la superficie y la porosidad de la fundición a presión deben mejorarse.
• Fabricación de productos de paredes delgadas
• Es factible tratar térmicamente los artículos y soldarlos.
• Ideal para fabricación a pequeña escala
• No hay necesidad de costosos acabados con herramientas duras.
• las primeras etapas reducen las bolsas de aire y las burbujas

Desventajas

A continuación se detallan las desventajas de la fundición al vacío:

• Alto coste de las herramientas
• El molde de proceso tiene una vida útil limitada.
• Posibilidades de vacío

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Exprimir Fundición

La fundición por compresión, también conocida como forja líquida, es un método híbrido de formación de metales que combina la forja con matriz y la fundición en molde permanente en una sola etapa.

En este procedimiento, se bombea un volumen predeterminado de aleación de metal fundido a una matriz y se le da forma bajo presión. Luego, el componente metálico se calienta hasta el punto de fusión y se retira del troquel.

En particular, la fundición a presión por compresión es un posible método de fundición para componentes críticos para la seguridad en sistemas de automóviles. Por ejemplo, bastidores de chasis, soportes, nodos, juntas de bastidor espacial, manguetas de dirección delanteras de aluminio, etc.

En este tipo de fundición de metales se combinan las ventajas de los procesos de fundición y forja. Por ejemplo, la intensa presión utilizada durante la solidificación ayuda a prevenir porosidades y contracción.

Sin embargo, es menos común que otros métodos de fundición para producción en masa debido a necesidades únicas de herramientas.

Ventajas

A continuación se detallan los beneficios de exprimir el yeso:

• Elimina defectos intrínsecos, incluidos poros, agujeros por contracción y porosidad por contracción
• Abrasión superficial mínima
• Podría dejar de generar grietas.
• Elementos de alta resistencia
• No hay desperdicio de material

Desventajas

A continuación se detallan las limitaciones del casting de compresión:

• Menos opciones de diseño para la forma de las piezas
• Disminución de la productividad
• Aumento de las necesidades de mecanizado
• Requiere un control preciso, lo que ralentiza el proceso en general

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Casting continuo

Permite la producción en masa constante de perfiles metálicos con una sección transversal fija, como su nombre indica. En la fabricación de barras de acero se utiliza frecuentemente este tipo de fundición.

Además, mediante fundición vertical se producen productos de fundición semicontinua como palanquillas, lingotes, barras, etc.

Se puede formar una superficie de metal sólido sobre el metal líquido en el centro del molde controlando cuidadosamente la velocidad a la que se inyecta el metal fundido en el molde de extremos abiertos enfriado por agua.

Por lo tanto, la solidificación del metal se produce de afuera hacia adentro. Una vez completado este procedimiento, las hebras de metal se pueden retirar constantemente del molde.

Se pueden utilizar cizallas mecánicas o sopletes de oxiacetileno móviles para cortar productos en longitudes predeterminadas. La colada continua normalmente da como resultado productos homogéneos, confiables y densos.

Ventajas

A continuación se detallan las ventajas de la colada continua:

• Los productos de fundición vienen en una amplia gama de tamaños, desde tiras delgadas hasta desbastes y palanquillas más grandes.
• Menores gastos como resultado de la producción continua
• Reducción del desperdicio de materiales

Desventajas

A continuación se detallan las limitaciones de la colada continua:

• Los moldes deben enfriarse continuamente; de lo contrario, se producirá una contracción en la línea central.
• Fundición únicamente de formas simples con una sección transversal fija
• Gran cantidad de espacio y una importante inversión inicial

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Conclusión

En conclusión, la fundición es una técnica de fabricación versátil y fundamental, esencial para la creación de una amplia variedad de productos en diferentes industrias.

Los numerosos procesos de fundición, como la fundición en arena, la fundición a la cera perdida, la fundición a presión y otros, tienen cada uno beneficios únicos, y se elige el mejor en función de la cantidad y complejidad del producto que se va a producir, la cantidad de materias primas requeridas y otras consideraciones.

La fundición a la cera perdida sobresale en la fabricación de componentes detallados y de alta precisión, mientras que la fundición en arena es una técnica rentable para producir piezas enormes y complejas con una variedad de materiales.

La fundición a presión, que se utiliza con frecuencia en los sectores de la automoción y la electrónica, es perfecta para la fabricación de piezas en gran volumen con calidad y precisión dimensional constantes. La fundición centrífuga y la fundición en molde permanente ofrecen soluciones distintivas para aplicaciones particulares.

La elección del proceso de fundición depende de los requisitos particulares de un proyecto. Cada método de lanzamiento tiene su propio conjunto de beneficios y límites.

Al final, la variedad de técnicas de fundición permite a los productores producir componentes y productos de manera efectiva en una variedad de tamaños, formas y materiales, lo que se suma a la diversidad e innovación descubiertas en las industrias a nivel mundial.

Las técnicas de fundición probablemente cambiarán a medida que se desarrollen la tecnología y los materiales, lo que abrirá nuevas oportunidades de fabricación en el futuro.

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Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los diferentes tipos de conversión de tipos?

En programación, la conversión de tipos es el proceso de cambiar una variable o valor de un tipo de datos a otro. Esto es crucial para permitir la interpretación de datos dentro de un software, ya que cada forma de datos tiene características y comportamientos únicos que dictan cómo deben usarse.

¿Cómo funciona el proceso de casting?

El metal fundido se vierte en un molde durante el proceso de fabricación especial de fundición, donde se enfría y solidifica hasta darle la forma requerida. La capacidad de este método para producir diseños elaborados y formas complicadas a un costo comparativamente bajo lo distingue de otras técnicas de fabricación.

¿Qué es un ejemplo de casting?

La fundición es un proceso de fabricación versátil que produce una amplia gama de productos para diversas industrias. A continuación se muestran algunos ejemplos de productos de fundición:Hidrantes, utilizados para sistemas de suministro de agua. Equipos contra incendios como:hidrantes, acoples y accesorios

¿Cuáles son las dos categorías principales de procedimientos de fundición?

La fundición prescindible y la no prescindible son las dos subcategorías principales del proceso de fundición contemporáneo. El material del molde (como metal o arena) y la técnica de vertido (como gravedad, vacío o baja presión) lo descomponen aún más.

¿Qué le da el nombre de “casting”?

Todo tiene el mismo significado fundamental:tirar. Se lanza un hilo de pescar, una sombra, etc. El término “lanzar” fue reemplazado por el sinónimo “fundir” para verter metal en un molde. Posteriormente, el término adquirió una connotación más amplia de dar forma, como aplicar yeso a una extremidad fracturada.

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