Cuatro técnicas de fundición primarias: identificación de soluciones de fabricación óptimas

Imagínese estar en una sala de exhibición de repuestos llena de componentes de precisión, cada uno de los cuales representa la experiencia de los ingenieros y la artesanía de los fabricantes. Sin embargo, detrás de piezas aparentemente idénticas pueden esconderse procesos de fundición muy diferentes. Seleccionar el método adecuado no sólo garantiza la calidad, sino que también tiene un impacto significativo en los costos y la eficiencia de la producción. Este artículo examina cuatro técnicas de fundición principales para ayudar a identificar soluciones de fabricación óptimas.

Durante las primeras fases de diseño, seleccionar los procesos de fabricación adecuados resulta fundamental. Las decisiones incorrectas pueden provocar retrasos, excesos presupuestarios o incluso dañar la reputación del producto. Si bien existen numerosos métodos de fundición, estos cuatro dominan las aplicaciones industriales:

• Fundición en arena
• Fundición a la cera perdida
• colada continua
• fundición centrífuga

Se examinarán en detalle los pasos operativos de cada método, los materiales compatibles, las aplicaciones industriales y el análisis de costo-beneficio.

Como sugiere el nombre, la fundición en arena utiliza moldes de arena para crear componentes con detalles externos intrincados y núcleos internos, lo que ofrece una flexibilidad de diseño excepcional.

La fundición en arena implica seis pasos secuenciales:

1. Creación de patrones:La arena llena dos mitades del molde que contienen réplicas del producto final. Después de la compactación y la eliminación del patrón, quedan cavidades para el vertido del metal.
2. Montaje del molde:Las superficies lubricadas facilitan la extracción de piezas. Los núcleos se colocan internamente antes de sujetar las mitades del molde.
3. Torrencial:El metal fundido llena las cavidades completamente mediante vertido manual o automático antes de la solidificación.
4. Enfriamiento:El metal se solidifica en formas de cavidades, y la duración depende del espesor de la pared y la temperatura inicial.
5. Sacudida:Las máquinas vibratorias eliminan la arena de las piezas fundidas solidificadas.
6. Refinamiento:La eliminación del exceso de material mediante aserrado o recorte completa el proceso.

La fundición en arena se adapta a casi todas las aleaciones, incluidos los metales de alto punto de fusión. Las aplicaciones comunes utilizan:

• Aleaciones de aluminio
• Aleaciones de latón
• Hierro fundido
• Acero fundido

Este método versátil sirve a industrias que requieren componentes complejos y de diversos tamaños, incluidos engranajes, poleas, bases de máquinas, cigüeñales y hélices.

Reconocida por su precisión excepcional, la fundición a la cera perdida produce componentes complejos con detalles finos.

El proceso de fundición a la cera perdida en ocho etapas:

1. Creación de patrones maestros:Los especialistas elaboran patrones maestros que tienen en cuenta la contracción del material.
2. Producción de moldes:Los patrones maestros generan moldes de inyección de cera.
3. Inyección de cera:La cera fundida llena los moldes repetidamente hasta lograr el espesor deseado.
4. Asamblea:Múltiples patrones de cera se adhieren a los sistemas de compuertas centrales formando grupos.
5. Revestimiento:La inmersión en lechada refractaria crea capas cerámicas uniformes.
6. Depilación:El calentamiento derrite la cera de los moldes de cerámica.
7. Torrencial:El metal fundido llena moldes de cerámica precalentados.
8. Refinamiento:La retirada de la carcasa cerámica precede al mecanizado final.

Si bien se adapta a la mayoría de los materiales, las aplicaciones comunes utilizan aleaciones de aluminio, hierro fundido y aleaciones no ferrosas, particularmente variantes de alta temperatura.

Este método sirve para las industrias energética, automotriz, militar, comercial, de servicios alimentarios y de petróleo/gas, particularmente para componentes de formas complejas y sistemas de refrigeración.

Este método produce productos de longitud teóricamente ilimitada al pasar metal solidificado a través de moldes abiertos.

El proceso de colada continua de cinco etapas:

1. Relleno:El metal fundido ingresa a los moldes de alimentación del depósito de artesa por gravedad.
2. Formando:Los moldes enfriados por agua inician la solidificación en formas básicas.
3. Retiro:Las formas semisólidas se estiran hasta alcanzar el espesor deseado durante el enfriamiento secundario.
4. Alisado:Los productos completamente solidificados se someten a calibración dimensional.
5. Refinamiento:Bobina de productos finales para almacenamiento.

Las aplicaciones principalmente industriales utilizan acero, hierro y diversas aleaciones.

Este método reemplaza la fundición de lingotes tradicional para vigas estructurales, vías de ferrocarril y tuberías de gran diámetro.

Las fuerzas de rotación distribuyen el metal fundido contra las paredes del molde, produciendo componentes cilíndricos densos y libres de impurezas.

1. Fusión:El material se calienta al estado líquido y el volumen controla el espesor de la pared.
2. Torrencial:El metal fundido entra en moldes cilíndricos que giran rápidamente.
3. Rotación:La fuerza centrífuga da forma al material contra las paredes del molde mientras segrega las impurezas.
4. Eliminación:Las impurezas se concentran en los centros de rotación para una fácil extracción.
5. Refinamiento:Los productos densos y libres de defectos se someten a un mecanizado final.

Las aplicaciones utilizan aleaciones ferrosas (acero de baja aleación, acero inoxidable, hierro) y no ferrosas (aluminio, bronce, cobre, magnesio, níquel).

Este método produce componentes tubulares de alta pureza, incluidos cuerpos de rodillos y piezas de centrífuga.

Elegir técnicas de fundición adecuadas requiere evaluar múltiples factores, incluido el volumen de producción, los requisitos dimensionales, las propiedades del material y las restricciones presupuestarias. Cada método presenta ventajas únicas adaptadas a aplicaciones específicas. La selección de materiales sigue siendo primordial: comprender las características de la aleación garantiza la alineación con los requisitos de rendimiento.