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.
Qué es la fundición de metales
La fundición de metales es una técnica contemporánea con una larga historia. El proceso de fundición de metales crea piezas metálicas vertiendo metal fundido en la cavidad de un molde, donde se enfría antes de que lo saquemos del molde. La fundición de metales es uno de los procesos industriales más antiguos e impactantes de la historia.
Muchos objetos metálicos que utilizamos a diario muestran cómo funciona la fundición de metales. Algunos ejemplos son piezas de automóvil, ruedas de ferrocarril, postes de la luz y pedales de autobuses escolares. Las fundiciones de metal también reciclan el metal. Esto ahorra dinero en materias primas y reduce la chatarra 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 fabricantes hacen lingotes de metal como moldes de pan poniendo el metal dentro y dejándolo 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 de espacios interiores es como estos machos. Los machos son fáciles de mantener cuando se extienden más allá del molde. Se mantienen en su sitio con impresiones de machos, como un puente, suspendiendo el macho entre dos bancos.
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 añade costes. Si necesita un acabado brillante y liso, elegir un proceso de fundición con un acabado más refinado puede minimizar los gastos de mecanizado.
Tipos de métodos de fundición de metales
Hay miles de moldeadores de metal disponibles en el mundo. El método de moldeado del metal es una parte fundamental de la fabricación. Depende de lo complejas que sean las estructuras metálicas y los diseños. A continuación, hablaremos de los distintos tipos de métodos de fundición de metales.
Moldes reutilizables
Un molde metálico reutilizable es el método más típico para llenar el molde por gravedad, pero también se puede utilizar presión de gas o vacío. Las piezas de fundición huecas son aplicables para utilizar una versión del método de fundición por gravedad conocida 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 comienza la inyección de metal, se pone en marcha el proceso de gravedad. En primer lugar, hay que calentar el molde a 150-200 °C (300-400 °F). Esto ayuda a suavizar el flujo de metal y protege la fundición de daños térmicos.
El método del molde reutilizable utiliza seis técnicas basadas en tipos de molde y métodos de fundición.
Moldes permanentes
La composición permanente de los moldes tiene varios puntos de fusión excelentes en comparación con el metal utilizado para rellenarlos. Verter el metal en estado fluido sin presión externa es el paso principal de este proceso de fundición. Los trabajadores deben diseñar los machos permanentes de forma que sean lo suficientemente sencillos como para poder extraerlos de la pieza de fundición terminada y reutilizarlos.
El proceso de moldeo utiliza a veces estos moldes para fundir hierro y aleaciones de baja temperatura. El flujo de trabajo industrial más frecuente utiliza plataformas giratorias en lugar de cadenas de montaje.
Cada molde pasa a la siguiente estación. Estos son los pasos a seguir:
Recubra el molde.
Instala los núcleos.
Cierra el molde.
Vierta el material.
Abra el molde.
Expulse la pieza fundida.
Moldes semipermanentes
La fundición en molde semipermanente y la fundición en molde permanente difieren principalmente en el uso de machos. En la fundición semipermanente, los machos pueden ser de arena reemplazables. Los machos de arena permiten formas de machos más complicadas porque no necesitan recuperarse intactos de la colada 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.
Colada granizada
Este proceso de fundición crea piezas huecas cubriendo el interior del molde con metal. Así se forma una "piel" de metal y se elimina la 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 utiliza un molde refrigerado por agua. Gira rápidamente alrededor de su eje central mientras se vierte metal líquido. Este método se conoce como fundición centrífuga. La fuerza centrífuga arrastra el metal líquido en una capa uniforme por la superficie del molde. Para que este método funcione, la pieza fundida final debe tener geometrías uniformes alrededor del eje de giro. En consecuencia, 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 emplean aire o gas, vacío, fuerzas mecánicas o centrífugas. Estas técnicas ayudan a las fundiciones a controlar la rapidez con que se llena un molde. La gravedad tira con la misma fuerza, pero otras fuerzas pueden cambiar.
Fundición a presión
Las máquinas de fundición a presión constan de tres partes principales: una cubeta para el metal fundido, un molde de dos placas y un sistema de inyección. El sistema de inyección extrae el material y lo introduce a presión en el molde.
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. Es un proceso con tres mil años de antigüedad. La prueba más antigua de fundición en arcilla aparece en China durante la dinastía Shang (c. 1600 a 1046 a.C.).
Este método sigue siendo popular por buenas razones: la arena es barata, fácil de encontrar, flexible y soporta el calor.
Este proceso sacude los núcleos de arena, que son fáciles de retirar porque una mesa vibratoria puede extraerlos. Los canales y las compuertas, que guían el metal hasta la cavidad del molde, los 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 "conchas" del molde y, con frecuencia, se 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 los requisitos del modelo en cada paso de la colada. Esto incluye comprobar las necesidades de calado, las posiciones de las líneas de apertura, las compuertas, las bandas y los núcleos.
La técnica de fundición a la cera perdida, a la cera perdida o de precisión es una alternativa a la fundición en arena. Funciona con muchos metales, incluidas las aleaciones ferrosas de alto punto de fusión. Este método también ayuda a evitar algunos problemas de patronaje que surgen en la fundición en arena.
Molde completo o espuma
Este proceso de fundición utiliza una mezcla de métodos de fundición en arena y a la cera perdida en todo el proceso de fundición en molde o espuma. Sin embargo, utiliza poliestireno espumado en el diseño.
Este proceso puede hacer que el patrón espumado se complete con un sistema de compuerta y corredera y la eliminación de los márgenes de calado.
Puede eliminar el diseño antes del llenado. Pero para algunas espumas, puede dejar parte del diseño en el molde. Esto ayuda a que se vaporice rápidamente cuando se añade 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 clave para fabricar piezas industriales. Los cálculos precisos son esenciales 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 fácilmente de la pieza fundida final.
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.
También crea un molde metálico de dos piezas no destructible. Este molde puede fundir repetidamente piezas idénticas para uso industrial.
Fundir y verter metal fundido
Después de calentar el metal, lo vierten en el hueco del molde y dejan que se endurezca. Y, después de que se haya formado 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.
Nuestros sacudidores de dos masas funcionan con precisión y eficacia. Esto ayuda a mantener un alto rendimiento de fabricación en entornos industriales.
Normalmente, recoge la arena extraída, la enfría y la recicla para utilizarla en coladas posteriores. El acondicionador de coladas VIBRA-DRUM® mejora la separación de la arena de las coladas. Enfría la arena y las piezas fundidas, drena la humedad y mantiene las piezas fundidas a salvo de daños. 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. A continuación, 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 conveniente consultar a los fabricantes para determinar la forma más rentable de fundir un proyecto. Normalmente se funden metales ferrosos con moldes desechables. Los metales no férreos tienen más opciones, pero hay excepciones a esta regla.
Comprender las necesidades del proyecto le ayudará a elegir el mejor método de fundición. ¿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 las respuestas a estas preguntas puede ayudar a un diseñador inteligente. Les permite comprender y orientar su producto durante el proceso de fundición. De este modo, pueden elegir el método mejor y más rentable para el trabajo.
Verano
La mayoría de los equipos mecánicos que utilizamos hoy en día, como vehículos y lavadoras, recurren a la fundición para sus piezas metálicas.
La tecnología de fundición de metales alcanza hoy en día una gran precisión y tolerancias muy ajustadas. Esto se debe al diseño informatizado y a los modernos métodos de fabricación de machos y moldes complejos. Como resultado, los productos de metal fundido de hoy en día son muy diferentes de los que se fabricaban hace 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.