proceso de fundición de metales

Proceso de fundición de metales: la guía completa

El proceso de fundición de metales es una de las tecnologías esenciales en el mundo de la fabricación. La fundición de metales construye la mayoría de las estructuras metálicas de las máquinas y equipos. Por ello, le traemos esta guía sobre el proceso de fundición de metales. Explicaremos cada uno de los procesos de fundición de metales.

Qué es la fundición de metales

Fundición de metales
Fundición de metales

La fundición de metales es una técnica contemporánea con una larga historia. El proceso de fundición de metales fabrica las piezas metálicas vertiendo metal fundido en la cavidad de un molde, donde se enfría antes de ser extraído del molde. La fundición de metales es uno de los procesos industriales más antiguos e impactantes de la historia.

Muchos objetos metálicos de nuestra vida cotidiana son el ejemplo perfecto de fundición de metales, como piezas de automóviles, ruedas de ferrocarril, postes de la luz, pedales de autobuses escolares y mucho más. Además, las fundiciones utilizan el reciclaje de metales como fuente rentable de materia prima, reduciendo la cantidad de chatarra que acaba en los vertederos.

Terminología de la fundición de metales

El término "fundición de metales" se utiliza a menudo en talleres e industrias metalúrgicas. Podrá comprender mejor el proceso de fundición de metales si conoce el lenguaje común utilizado en este método. Le ayudará dominar primero toda esta terminología para comprender mejor la fundición de metales.

Fundición Moldeo

Un molde es una cavidad en un material que acepta metal líquido y genera un producto enfriado en la estructura de esa cavidad. Los moldes no tienen por qué ser complejos. Los lingotes de metal se fabrican de forma parecida a los moldes de pan, en los que se introduce el metal y se deja enfriar.

Cope y arrastre

La coquilla es la mitad superior del molde en moldeo horizontal, mientras que el arrastre es la mitad inferior.

Ariete oscilante

El batiente es la mitad superior del molde en moldeo vertical, mientras que el ariete es la mitad posterior.

Núcleos de moldeo

La construcción típica de un núcleo es esencial cuando se requiere que un molde tenga huecos interiores o agujeros. La formación del espacio interior es como estos machos. Los machos son mantenibles cuando se extienden más allá de la colada, y se mantienen en su sitio mediante impresiones de machos, suspendiendo el macho entre dos bancos como un puente.

Tolerancia dimensional

La tolerancia dimensional es una consideración clave a la hora de seleccionar un procedimiento de fundición. Se refiere a la cantidad de variación permitida en el tamaño del producto acabado.

Acabado de superficies

El acabado de la superficie es otro factor a tener en cuenta. La superficie de la pieza fundida puede ser granulada, irregular o rugosa?

Lo mejor sería no hacer una alianza del mismo material que una sartén de hierro fundido. En este caso, se utiliza la máquina para conseguir superficies metálicas muy lisas, lo que supone un coste añadido. Si se necesita un acabado brillante y liso, elegir un proceso de fundición con un acabado más refinado puede minimizar los gastos de mecanizado.

Tipos de método de fundición de metales

Hay miles de moldeadores de metal disponibles en este mundo. Dependiendo de la complejidad de las estructuras metálicas y el diseño, el método de fundición de metal viene a esta tecnología de fabricación. A continuación, hablaremos de los distintos tipos de métodos de fundición de metales.

Moldes reutilizables

La utilización de un molde metálico reutilizable es el método más típico para llenar el molde por gravedad; sin embargo, también se puede utilizar la presión del gas o el vacío. Las piezas de fundición huecas son aplicables para utilizar una versión del método de fundición por gravedad conocido como fundición de granizado.

Las aleaciones de aluminio, magnesio y cobre son metales de fundición comunes. Las aleaciones de estaño, plomo y zinc y las aleaciones de hierro y acero también son adecuadas para los moldes de grafito.

Cuando el metal se inyecta en la cavidad del molde, el proceso de gravedad comienza precalentando el molde a 150-200 °C (300-400 °F) para suavizar el flujo del metal y evitar daños térmicos en la pieza fundida.

El método del molde reutilizable practica los seis métodos siguientes en función de los distintos tipos de molde y métodos de fundición.  

Moldes permanentes

La composición permanente de los moldes tiene varios puntos de fusión excelentes que el metal utilizado para rellenarlos. Verter el metal en un estado fluido sin presión externa es el paso principal de este proceso de fundición. Los machos permanentes deben ser lo suficientemente sencillos como para poder extraerlos de la pieza de fundición terminada y reutilizarlos.

El proceso de moldeo emplea ocasionalmente estos moldes son en la fundición de hierro y aleaciones de baja temperatura. El flujo de trabajo industrial más frecuente utiliza mesas giratorias en lugar de cadenas de montaje. A medida que cada molde pasa por la siguiente estación, se llevan a cabo procedimientos individuales como el recubrimiento del molde, la instalación de los machos, el cierre del molde, el vertido, la apertura del molde y la expulsión de la pieza fundida.

Moldes semipermanentes

La principal diferencia entre la fundición en molde semipermanente y la fundición en molde permanente es que los machos utilizados en el proceso de fundición pueden ser machos de arena reemplazables. Los machos de arena permiten formas de machos más complicadas, ya que no es necesario recuperarlos intactos de la fundición final.

Si se deja un orificio en la pieza fundida para extraer los machos, éstos pueden "sacudirse" en una mesa vibratoria y escurrirse como arena a través de un reloj de arena. Sólo la pieza colada contra el molde metálico tiene la tolerancia, la densidad y las ventajas estéticas del colado en molde permanente.

Granizado

Cubriendo simplemente el interior del molde con un poco de metal y formando una "piel" metálica, este proceso de fundición, llamado de forma colorista, hace piezas huecas sin necesidad de machos. Dependiendo de la rapidez con la que se endurezca el metal u otro material, existen varios métodos de fundición en barbotina.

Un método consiste en verter pequeños volúmenes de líquido en un molde y hacerlo girar para recubrir el interior con metal. En otro, el fundidor puede llenar el molde y verter el material sobrante cuando haya transcurrido un tiempo determinado. Metales como el zinc, el aluminio y el estaño se funden habitualmente en barbotina.

Fundición centrífuga

Este proceso de fundición alimenta un molde refrigerado por agua que hace girar a gran velocidad alrededor de su eje central como metal líquido en su inexacta colada centrífuga. La fuerza centrífuga arrastra el metal líquido en una capa uniforme por la superficie del molde. La fundición final debe tener geometrías uniformes alrededor del eje de giro para que este método funcione. Como resultado, este método de fundición es adecuado para moldes que suelen ser cilíndricos o circulares, como tubos o anillos.

Fundición a presión

Además de la gravedad, las tecnologías de fundición a presión regulan el flujo de metal en un molde permanente. En la fundición a presión se emplea aire o gas, vacío, fuerzas mecánicas o centrífugas. Estas técnicas permiten a las fundiciones regular con precisión el ritmo de llenado de un molde: la gravedad ejerce siempre la misma fuerza, pero las fuerzas fabricadas pueden variar.

Fundición a presión

Las máquinas de fundición a presión están formadas por una cubeta que contiene metal fundido, un molde metálico de dos placas o matriz y un sistema de inyección que aspira el material y lo introduce a presión en la matriz.

Utiliza un molde abierto para iniciar el proceso de fundición a presión. Unas boquillas rocían un lubricante en el molde para evitar que la pieza se pegue. Este proceso sella los dos lados del molde e inyecta el molde cerrado con una boquilla a presión. Antes de que se abra el molde, se da a la nueva pieza fundida la oportunidad de enfriarse. La nueva pieza de fundición se empuja fuera de la matriz mediante pasadores eyectores, y el proceso vuelve a empezar.

Moldes fungibles

Cuando se trata de fundir metales férreos, las tecnologías de moldes desechables son las aparentes vencedoras. Son más baratas porque no tienen que soportar altas temperaturas.

Fundición en arena

El proceso más utilizado para la fundición de metales es la fundición en arena. Se trata de un proceso industrial de tres mil años de antigüedad: los primeros indicios de fundición en arcilla proceden de China durante la dinastía Shang (c. 1600 a 1046 a. C.).

No es de extrañar que este método siga siendo ampliamente aplicable: la arena es barata, abundante, maleable y resistente al calor.

Este proceso sacude los machos de arena son fáciles de retirar, ya que pueden utilizar una mesa vibratoria. Las correderas y compuertas, que guían el metal hasta la cavidad del molde, las corta a mano un moldeador experto o se incluyen en el diseño.

Moldeo de conchas

El moldeo en coquilla es una técnica de moldeado en arena que permite tolerancias dimensionales más estrictas. Es comparable al moldeo en arena, con la excepción de que mezcla la arena con una resina.

Sobre cada lado del patrón de moldeo de metal caliente vierte una combinación de arena y resina. Esta mezcla se funde formando una concha y se enfría. Une las "cáscaras" del molde y, con frecuencia, las sujeta con un matraz de arena.

Estas cáscaras producen un molde de gran precisión porque la resina proporciona un soporte adicional a las superficies interiores.

Fundición a la cera perdida

La fundición en arena es, con diferencia, el método más popular de fundición de metales, pero tiene un inconveniente que la hace inadecuada para algunas aplicaciones.

En este proceso, debe extraer los patrones de fundición en arena de los moldes que generan, lo que puede llevar mucho tiempo.

Los patronistas deben evaluar cuidadosamente las exigencias del patrón en cada fase del proceso de fundición, incluidos los requisitos de calado, la ubicación de las líneas de apertura, las compuertas, las bandas y los machos.

La técnica de la cera perdida, el revestimiento o la fundición de precisión es una alternativa a la fundición en arena que puede utilizarse con una amplia gama de metales, incluidas las aleaciones ferrosas de alto punto de fusión, evitando al mismo tiempo algunos de los problemas de patronaje de la fundición en arena.

Molde completo o espuma

Este proceso de fundición utiliza una mezcla de arena y métodos de fundición a la cera perdida en todo el molde o proceso de fundición de espuma. Sin embargo, hace que el diseño de poliestireno espumado.

Este proceso puede hacer que el patrón espumado se complete con un sistema de compuerta y corredera y la eliminación del margen de tiro.

Y a veces elimina el diseño antes de llenar; sin embargo, con algunas espumas, puede omitir parte del diseño in situ en el molde para vaporizar cuando se pone rápidamente en el metal caliente.

Proceso de fundición de metales

Patronaje - Un patrón es un modelo a escala del exterior de la pieza de fundición. La madera, el metal, el plástico y el yeso son materiales habituales para los diseños. El patronaje es fundamental en la producción de piezas industriales, donde es obligatorio realizar cálculos precisos para garantizar que las piezas encajen y funcionen correctamente.

Elaboración del núcleo

Si la fundición es hueca, utiliza una pieza adicional de arena o metal (denominada núcleo) para esculpir la forma interna. Los machos suelen ser robustos pero plegables, lo que permite extraerlos de la pieza fundida final con facilidad.

Moldeo

Imagínese yendo por la playa hacia el agua para visualizar el proceso de fundición del metal hasta el momento. Examina una huella que hayas dejado en la arena húmeda.

El núcleo sería su pie, y la impresión de arena sería un molde de su pie. El moldeado es un procedimiento de varios pasos que utiliza arena de moldeo para crear un molde alrededor del diseño.

Una mufla es un armazón que sostiene un molde durante la fundición. Greensand, también popular como arena de moldeo, no alrededor del diseño en el matraz. La fundición de arena metálica es el término para este proceso. Puede que se borre el diseño después de compactar bien la arena, pero el molde permanecerá.

Como alternativa, fabrica un molde metálico de dos piezas, no destructible, que puede fundir componentes idénticos para aplicaciones industriales una y otra vez.

Fundir y verter metal fundido

Después de calentar el metal, lo vierten en el hueco del molde y dejan que se endurezca. Y, una vez formada la pieza fundida, se produce el proceso de sacudido. En este momento, se produce la vibración del molde para eliminar la arena de la pieza fundida.

Gracias a su funcionamiento eficaz y fluido, equipos como nuestros sacudidores de dos masas mantienen alto el rendimiento de fabricación en aplicaciones industriales.

Normalmente, recoge la arena eliminada, la enfría y la recicla para utilizarla en piezas de fundición posteriores. El acondicionador de coladas de arena VIBRA-DRUM® ayuda a mejorar el proceso de separación de la arena de las coladas eliminando y enfriando la arena y las coladas, así como drenando la humedad, todo ello evitando daños en la colada. El resultado es una fundición de metal limpia y una arena lista para su restauración.

Limpieza

Esta etapa extrae la pieza de metal fundido del molde y la prepara en esta etapa final. Después, se limpia el objeto de cualquier material de moldeo y se eliminan los bordes ásperos durante el fettling.

Comparación de los procesos de fundición

Es beneficioso consultar con los fabricantes para determinar la forma más rentable de fundir un proyecto. En general, funde los metales ferrosos utilizando moldes desechables, mientras que los metales no ferrosos tendrán una mayor selección de opciones, aunque incluso esta simple regla tiene excepciones.

Entrar en el proceso con un conocimiento exhaustivo de los requisitos del proyecto ayudará a seleccionar la técnica de fundición óptima. ¿Es necesario que el diseño tenga un tamaño exacto? ¿Qué grosor deben tener las paredes? ¿Qué tamaño y peso tendrá la pieza acabada? ¿Y el acabado de la superficie?

Conocer de antemano las respuestas a todas estas preguntas puede ayudar a un diseñador inteligente a comprender mejor y guiar su producto a través del proceso de fundición, permitiéndole seleccionar el método mejor y menos costoso para la tarea.

Verano

Casi todos los equipos mecánicos que utilizamos hoy en día, desde vehículos a lavadoras, utilizan el proceso de fundición de piezas metálicas.

La tecnología de fundición de metales puede alcanzar la precisión y las tolerancias gracias al proceso de diseño automatizado informatizado y a los medios actuales para fabricar machos y moldes complejos, que distinguen los productos de fundición de hoy de los creados hace incluso 100 años. La fundición de metales en la era moderna es un ejemplo de innovación en acción.

Por ello, creemos que este artículo le servirá como la referencia más completa sobre métodos de fundición de metales.

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