¿Para qué se utiliza la fundición de metales?
El proceso de fundición de metal es significativamente más económico que el mecanizado de piezas metálicas a partir de metal sólido. Este proceso se ha utilizado durante más de 7000 años para crear esculturas, herramientas y armas. Hoy en día, la mayoría de las piezas fundidas producidas se utilizan en la industria del transporte y la maquinaria pesada.
Pero la fundición de metales también se usa para crear joyería fina, arte, componentes eléctricos, equipos agrícolas, armas y herramientas de defensa, piezas de mecanizado, equipos de construcción y electrodomésticos.
Los procesos de fundición de metales se han vuelto más avanzados y frecuentes en la era moderna. Sin embargo, los métodos de fundición de metales más utilizados son la fundición en arena y la fundición a presión. Entonces, exploremos todos los diferentes tipos de fundición de metal a continuación.
Diferentes tipos de fundición de metales.
Podemos separar los procesos de fundición de metales en dos grupos principales: procesos de fundición de moldes desechables (molde de un solo uso) y procesos de fundición de moldes no desechables (el molde se reutiliza).
Ambos tipos de fundición de metal funcionan según el mismo principio: el metal fundido se vierte del crisol en un molde y, una vez que el metal se enfría, el lanzador retira el material del molde o la fundición.
Fundición de moldes desechables
Los métodos de fundición de moldes desechables se basan en moldes temporales o de un solo uso. El método de fundición en arena es el más frecuente, pero también se utilizan moldes de cerámica, revestimiento de yeso o fundición de espuma.
Los procesos de moldes desechables se pueden utilizar para crear formas muy complejas. Por lo tanto, muy a menudo, no necesita depender de nada más que arena de moldeo y un agente de unión adecuado.
Los moldes de un solo uso son económicos de fabricar, pero funcionan mejor para la producción de bajo volumen o la creación de una sola pieza. Los aficionados a la forja y la fundición suelen utilizar la fundición en arena; es fácil de configurar y requiere poca experiencia previa.
Moldeo en arena
La fundición en arena es el método de fundición de metales más frecuente. Se ha utilizado durante siglos. Por lo tanto, a menos que tenga una buena razón para usar cualquier otro proceso de fundición de metales, simplemente siga con la fundición en arena.
La producción de piezas de metal mediante fundición en arena es muy económica, requiere pocas habilidades y equipo básico, y puede fabricar piezas diminutas o elementos enormes, como la cama de un vagón de tren, por ejemplo.
La fundición en arena no se usa a menudo para la producción de gran volumen porque es un proceso lento. Pero, es insuperable para piezas grandes. La selección de arena depende del tipo de metal que desee fundir, pero es posible fundir casi todos los metales con este proceso.
Para mejorar la unión de la arena, se agregan a la arena agentes como arcillas, aglutinantes químicos y aceites polimerizados.
Fundición de moldes de yeso
La fundición en molde de yeso es similar a la fundición en arena, excepto que la fundición en yeso crea una superficie de acabado más suave de las piezas de metal moldeado. Como resultado, se necesita menos trabajo para terminar la pieza después del moldeado.
Sin embargo, el proceso de fundición de yeso solo se puede usar con metales no ferrosos de bajo punto de fusión como cobre, aluminio, magnesio y zinc. Este también es un proceso económico, pero requiere más esfuerzo porque el yeso debe mezclarse y hornearse. Además, existen más riesgos para la salud relacionados con el yeso.
Moldeo de concha
Shell molding es un proceso modificado de fundición en arena que utiliza arena fina mezclada con resina. Después de que se forma la forma en la cavidad, se aplica calor, lo que crea una capa dura a su alrededor.
Como resultado, el moldeado de cáscara produce un acabado superficial mucho más refinado que el típico moldeado en arena. Además, este proceso es más fácil de automatizar y crea piezas fundidas más precisas.
Los metales fundidos más comunes son el hierro fundido, el magnesio, el cobre y el aluminio. Y el tamaño de los elementos varía de pequeño a mediano.
Fundición de inversión
La fundición a la cera perdida, también conocida como proceso de fundición a la cera perdida, es uno de los procesos de fundición de metales más antiguos que se ha utilizado de diversas formas en los últimos 5000 años. Hoy en día, se utiliza para crear piezas de máquinas complejas, sistemas de refrigeración, álabes de turbinas y múltiples elementos en la industria aeroespacial.
Este proceso primero requiere crear un patrón de cera utilizando un método de fundición a presión, que analizaremos más adelante en este artículo. Este patrón de cera (parte que se va a moldear) se “recubre” con material refractario (se recubre sobre cera en múltiples capas).
La cera se quema en hornos especiales al enfriarse, dejando paredes delgadas de material refractario como un molde de fundición de metal.
Fundición de patrón evaporativo
Los procesos de fundición de patrón evaporativo son similares a la fundición de inversión, pero no requieren la eliminación del patrón antes de la fundición. En cambio, el patrón se evapora a medida que el metal fundido se vierte en la cavidad de fundición.
Fundición de espuma perdida
El proceso de fundición de espuma perdida es casi idéntico al de fundición de inversión. Un patrón de espuma de poliestireno se recubre con material refractario, pero en lugar de quemar la espuma antes de que comience el proceso de fundición, la espuma se deja en el molde recién formado. Una vez que el metal fundido se vierte en el molde, el poliestireno se evapora y se forma la pieza.
Fundición en molde completo
La fundición con patrón evaporativo de molde completo es una combinación del uso de un proceso estándar de fundición en arena y el proceso de fundición por pérdida de espuma. Se rodea un patrón de espuma de poliestireno con arena en el molde y, en lugar de quitar el modelo, se introduce el metal fundido. La espuma se evapora, dejando el elemento fundido de metal recién formado.
Fundición de moldes no fungibles
Los procesos de fundición de moldes no fungibles no destruyen el molde de fundición en el proceso. En cambio, los moldes son reutilizables, lo que permite la producción en serie. Además, estos procesos de fundición crean fundiciones de metal con excelentes superficies de acabado; se requiere muy poco trabajo posterior a la fundición.
Fundición en molde por gravedad
Un proceso típico de fundición en molde permanente utiliza un molde de metal y gravedad para llenar la cavidad del molde con metal fundido. Este proceso limita la complejidad de la forma del molde porque el molde debe abrirse y la gravedad no es una fuerza suficiente para llenar moldes complejos.
Se emplean cámaras de fundición presurizadas o al vacío para mejorar la posible complejidad de la fundición de metales.
Fundición a presión
La fundición a presión fuerza el metal fundido en una cavidad de molde de metal bajo presiones extremas que oscilan entre 0,7 y 700 MPa, según el tamaño de la pieza, el tipo de fundición de metal y la complejidad. Se fabrican formas muy complejas mediante el proceso de fundición a presión: este es uno de los métodos de fundición de metales más utilizados en la industria de la fundición en la actualidad.
Pero, la fundición a presión es un proceso costoso, lo que lo limita a la producción de alto volumen. Sin embargo, el costo por pieza fundida es muy bajo, lo que justifica aún más el uso del proceso de fundición a presión en la producción de alto volumen.
Gracias a la alta presión, el acabado superficial del metal fundido es excelente y la consistencia dimensional es constante.
La fundición a presión se utiliza para la fundición de aluminio, cobre, zinc, plomo, estaño, magnesio y, a veces, de metales ferrosos.
Fundición de metal semisólido
El proceso de fundición de metal semisólido es un proceso de fundición a presión modificado. En lugar de usar un metal completamente líquido para fundir un objeto de metal, este proceso usa un metal de mayor viscosidad que es parcialmente líquido y parcialmente sólido. Este proceso de fundición a presión de metal utiliza máquinas especiales de fundición a presión para inyectar material semisólido en moldes reutilizables y producir piezas fundidas.
El proceso estándar de fundición a presión, que utiliza metal caliente, a veces da como resultado una porosidad localizada de las piezas fundidas.
Entonces, para evitar este problema, se inyectan metales líquidos más bien viscosos. La fundición de metal semisólido se utiliza principalmente para la fundición de metales como el aluminio y el magnesio. La mayor ventaja del proceso SSM es la mayor resistencia y ductilidad gracias a la mínima porosidad en la fundición final.
Fundición centrífuga
La fundición centrífuga consiste en muchos procedimientos de fundición de metales que utilizan una fuerza centrífuga rotacional para mover el metal fundido hacia las partes exteriores de la cavidad del molde circular. El metal se solidifica a medida que gira el molde. La fuerza de inercia arroja el metal fundido a la periferia del molde, lo que hace que el método de fundición centrífuga sea independiente de la gravedad y la presión.
Conclusión
La fundición de metales sigue siendo uno de los métodos esenciales para fabricar elementos metálicos. La fundición en molde permanente es la más frecuente en las industrias de producción, pero también se utiliza a menudo la fundición de metales desechables, especialmente para volúmenes de producción bajos.