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  1. 1. Fundición y MoldeoEl proceso de fundición o moldeo metálico consiste en fundir un metal e introducirlo, yasea por gravedad o mediante presión, en una cavidad con la forma del objeto a fabricar detal manera que al solidificarse el metal obtengamos el objeto deseado.Dicho proceso de denomina moldeo ya que los útiles que contienen la cavidad dondevertemos el metal se les llama moldes.El principio básico en que se basa este proceso puede parecer a priori simple: Fundimosun metal, llenamos un molde y lo dejamos enfriar para obtener el objeto. Pero existen unaserie de factores y de parámetros que debemos tener en cuenta para obtener unas piezassanas, con las dimensiones deseadas y con procesos económicamente viables.En el dibujo se muestra con un ejemplo particular como se moldea una pieza. Se vierte elmetal fundido por el bebedero, en este caso por gravedad, hasta la cavidad del moldemediante los canales de alimentación. El molde en este caso consta de dos bloques paraque sea más fácil el moldeo (realizar la cavidad) aunque como puede intuirse este moldedeberá destruirse para obtener el sólido resultante después de la colada (existen moldesen que esto no es necesario.) Si se desea realizar un agujero o hueco en la pieza debeutilizarse un elemento sólido, noyo, que no permita que el metal llegue a esa zona. Aveces, dependiendo del material y del tipo de moldeo, se añaden a los canales dealimentación un depósito denominado mazarota que se llena en la colada con el metalfundente y que va aportando material a las cavidades de la pieza conforme estas se vanenfriando evitando así rechupes y poros internos en la pieza.Muchas veces se utiliza el propio bebedero como depósito El sólido obtenido consta eneste caso de dos piezas y de los canales de alimentación que deben separarse de estas,es lo que se denomina desbaste.
  2. 2. La principal ventaja del método de moldeo es que la pieza adquiere directamente suforma definitiva y sólo debemos realizar tras el desbarbado, pequeños “retoques” paraterminar la pieza. Muchas piezas constituyen incluso por sí mismas productos deconsumo como piezas de instalaciones hidráulicas, calefacción, sanitarios, mobiliariourbano.Es por ello que la técnica de moldeo es más económica para piezas de geometríacompleja tanto externas como internas, permitiendo además la libertad de diseño,respetando siempre las restricciones propias del proceso. Un ejemplo claro es el pensarcomo fabricaríamos un bloque de un motor o las canalizaciones interiores de una griferíamediante otro método.Otra ventaja es que se pueden fabricar desde piezas muy pequeñas de algunos gramos apiezas muy grandes de más de 100 Tn. Esta industria además, como ya explicaremos,dispone de técnicas muy variadas que permiten la adaptabilidad, flexibilidad y laproducción en masa de grandes series con la minimización de despilfarro de material.Incluso en algunas técnicas para aleaciones ligeras como en el moldeo a presión y a lacera perdida no es necesario el mecanizado posterior. Y quizás una característica que lehace adquirir mayor importancia es que cualquier material que pueda fundirse esmoldeable y eso incluye a todos los materiales técnicamente importantes (incluidosmateriales no metálicos tan importantes como los polímeros). Recordar que en generallas piezas obtenidas por fundición son menos costosas que las forjadas, estampadas osoldadas.Existen, ciertamente, una serie de limitaciones respecto a las piezas obtenidas medianteprocesos de moldeo como su porosidad, el no poder absorber grandes esfuerzos (como loharían las piezas de forja), baja precisión dimensional, peor acabado superficial ademásde los problemas que comportan dichos procesos como riesgos de seguridad paratrabajadores y repercusiones medio ambientales.Por otro lado debemos tener en cuenta los costes, los moldes de inyección deben teneracabados superficiales excelentes y deben resistir la corrosión por lo que se incrementa elcoste para pequeñas series.Algunas piezas obtenidas por fundición metálica:_ Bloques, estátors, pistones, poleas, camisas de cilindro, cajas de cambios, cabezas demotores, carcasas, volantes, culatas, carros portaherramientas, montantes, cojinetes, ybancadas de máquinas_ Productos domésticos y de edificación: Elementos sanitarios, griferías, radiadores_ Instalaciones hidráulicas: Tubos, ruedas, álabes en grandes series, bastidores debombas, algunos engranajes y levas_ Farolas, campanas, estatuas, tapas de alcantarillas_ Joyería, prótesis dentales
  3. 3. Etapas del Moldeo:En todos los procesos de moldeo existen una serie de etapas comunes que describiremosa continuación:Normalmente en una primera fase el moldista a partir de la pieza que se desea obtenerdiseña el molde y los elementos de moldeo. Existen muchos factores que determinan elmolde como el material de fabricación, el número de piezas, la calidad y precisión de lapieza a obtener.A partir del tipo de molde escogido se determinarán las dimensiones de la cavidadprincipal, partes y tipo de molde, elementos de moldeo como puedan ser el modelo,insertos, mazarotas, sistemas y entradas de alimentación de material fundido,temperatura del material, enfriadores, noyos, sujetadores de noyo, cajas de noyo, tipo decolada.Es muy importante que el moldista calcule cual será la velocidad de enfriamiento delmaterial y si este llegará en condiciones a todas las partes de la pieza así mismo debeprever el desmoldeo y limpieza de la pieza. También debe tener en cuenta los rechupesdebidos a la contracción de material, escape de gases y incluso el tipo de grano que seformará en zonas que requieran esfuerzos o haya desgaste mecánico. La conjunción detantos parámetros hace necesario que el moldista se apoye en un sistema prueba y erroro bien en una herramienta de simulación.
  4. 4. Molde permanente de fundición para moldeo manual por gravedadOtro aspecto a tener en cuenta es la fundición del metal. Dependiendo del punto de fusióndel material y de su pureza se escogerá el tipo de horno ya sea de fusión como demantenimiento de temperatura y la forma como se llevará este material hasta el molde.Una vez se ha diseñado el molde se procede a fundir el metal mientras se prepara elmolde. Esto consiste en fabricarlo y sólo se realiza en caso de moldes desechables. Encaso de moldes permanentes este se fabrica una sola vez.Tras tener el molde a punto se procede al moldeo vertiendo el metal fundido en el interiordel molde. Esto puede hacerse por gravedad o aplicando cierta presión.Al salir del molde el resultado es un sólido que además de la pieza sobredimensionadacontiene los conductos de alimentación de metal y en algunos casos otros elementoscomo puedan ser mazarotas. Es preciso cortar estas partes sobrantes. A este proceso sellama desbaste y se suele automatizar utilizando sierras radiales o tronzadoras con útilesde apoyo.El siguiente paso es la limpieza de las superficies de arena incrustada, rebabas...mediante sistemas como por ejemplo el arenado.Es muy importante realizar una inspección ya sea visual o por rayos X para despreciar oreciclar las piezas defectuosas antes de realizar cualquier otra operación. De hecho, encada operación sería recomendable una inspección visual. Dependiendo del uso de lapieza esta debe tratarse térmicamente para mejorar sus propiedades mecánicas.Tras la anteriores etapas la pieza debe finalizarse mediante mecanizado y en algunoscasos debe tratarse química o eléctricamente para conseguir un efecto anti-corrosión o deembellecimiento.
  5. 5. Clasificación del MoldeoLas fundiciones se especializan en función de los metales a fundir con que realizan laspiezas o de la finalidad de las piezas fabricadas. Dependiendo del material a colar,distinguimos claramente dos grandes grupos: fundición de materiales férreos y no férreos.La gran diferencia entre estos dos grupos se basa en que la temperatura de fusión de losmateriales férreos es mayor que la de los metales no férreos, hecho que determinará laforma realizar las piezas y el tipo de maquinaria utilizada. Otra clasificación se basa en lafinalidad de las piezas fabricadas en que distinguiríamos las fundiciones que realizanpiezas para instalaciones hidráulicas, productos de catálogo, cilindros de laminación.Los moldes a su vez pueden dividirse en abiertos o cerrados dependiendo de si sucavidad está descubierta por una de alguna de sus caras por donde se llena ésta (moldeabierto) o por lo contrario no existe ninguna cara descubierta por lo que el metal llega a lacavidad por medio de conductos internos (molde cerrado).Los moldes abiertos son sencillos y económicos pero dan piezas muy bastas y alsolidificarse la parte superior de la pieza adquiere forma cóncava debido a la contraccióny falta de realimentación de metal fundido y se oxidan superficialmente. Se utiliza enpiezas muy voluminosas y en productos semielaborados como lingotes queposteriormente se refundirán, laminarán o forjarán (aceros).En los moldes cerrados la masa líquida queda sometida a la presión hidrostática dada porel molde por lo que las piezas obtenidas son de estructura más fina y compacta y conmejor aspecto superficial. En estos moldes debemos trazar en todos los casos losbebederos de colada, los conductos de alimentación y respiraderos.Moldes DesechablesSon moldes de un solo uso ya que se destruyen después de hacer la colada para poderextraer la pieza. El material que se utiliza normalmente para la construcción de estosmoldes es arena, aunque a veces también se utilizan moldes de yeso o material cerámico.Las piezas realizadas por este procedimiento suelen ser piezas de todo tipo excepto
  6. 6. piezas con altas exigencias dimensionales o formas y superficies incompatibles con estetipo de producción.Fabricación de Moldes DesechablesLa fabricación de moldes desechables sea manual o automática consta de una serie deetapas y elementos comunes. En este apartado definiremos escuetamente estos paraobtener unas ideas básicas con que entender los diferentes tipos de moldes.Posteriormente y dentro de cada tipología ampliaremos estos conocimientos.Para obtener la cavidad del molde realizaremos una huella con un sólido patrón con laforma de la pieza a fabricar. Este sólido patrón lo denominaremos modelo. Lasdimensiones de este modelo se sobredimensionan respecto a la pieza original paracontrarrestar la contracción de la pieza al solidificarse y para que haya un exceso dematerial en las superficies que deban mecanizarse. Este modelo puede ser sólido si estáhecho de una sola pieza o dividido si consta de dos piezas o más.A veces para series muy grandes, se suele adherir varios modelos divididos a unasplacas, denominadas placas de acoplamiento, que tienen unos agujeros de posición ensus extremos que permiten fabricar las dos cavidades del molde con herramientasdiferentes en paralelo o en serie. Además en estas placas se suelen incluir los canales dedistribución y la mazarota.
  7. 7. Moldes PermanentesLos moldes permanentes se pueden utilizar para realizar hasta varios miles de piezas. Apartir de ese momento el molde pierde precisión y debe cambiarse. Estos moldes seconstruyen con acero o fundición recubiertos de material refractario por lo que se suelenutilizar para el moldeo de piezas metálicas con menor temperatura de fusión que losmateriales férricos como pueden ser aluminio, aleaciones de cobre, latón, zinc, magnesio,estaño, plomo, también se puede moldear fundición gris pero refrigerando el molde. Si sequiere fundir piezas de alto punto de fusión como el acero se utilizan moldes de grafito.El problema de este tipo de moldeo es que necesitan de orificios en el molde para laevacuación de gases y si este tema no está bien resuelto puede aparecer excesivaporosidad en las piezas. Además los moldes deben calentarse para evitar enfriamientosbruscos que puedan agrietar la pieza.El sistema de moldes utilizados son normalmente de dos mitades, ya que debe poderextraerse la pieza. El sistema de apertura y cierre de estos moldes debe ser rápido ya quelos moldes no se retraen como la arena y debe abrirse el molde antes de que se enfríe lapieza para evitar agrietamientos de la pieza. Por tanto ya puede deducirse de que eltamaño de la cavidad será más parecido a la pieza final que en el caso del molde dearena. Existen dos tipos claramente diferenciados de moldeo permanente:_ Moldes de vaciado por gravedad o a baja presión._ Moldes de inyecciónMoldes de Vaciado por Gravedad o Baja PresiónEn los moldes de vaciado o hueco se utilizan dos moldes normalmente de acero,fundición o grafito, que se aproximan, manual o automáticamente, generando en la uniónla cavidad con la forma de la pieza y que se separan para expulsarla. El metal fundido sevierte en el interior de la cavidad por gravedad o a baja presión por efecto sifón. Elresultado, son piezas con baja porosidad, buen acabado y alta exactitud dimensional. Esideal para lotes moderados de pocos miles de piezas con forma de casco como juguetes,ornamentos, bases de lámparas.
  8. 8. Como ventaja respecto a otro sistema de moldeo permanente es la facilidad del sistemade llenado de los moldes. El inconveniente es en el caso de baja presión es lacontaminación del metal por fusión de parte del crisol y del molde. Es por ello que sólo seutiliza en aleaciones de plomo, estaño y aluminio y en casos en que las impurezas dehierro no perjudiquen al uso de la pieza.Es un moldeo en hueco como en el caso anterior pero el metal entra en el molde apresión por efecto sifón. Para conseguir que el metal entre en el molde ponemos el crisolen una cámara hermética e insuflamos aire a presión.Moldes por InyecciónEs un moldeo con moldes permanentes pero en que el metal se introduce a altaspresiones en su interior. Esto se realiza mediante unas máquinas especiales de inyeccióna presión. En este proceso tan importante es introducir a presión el metal líquido comomantener unidas las dos mitades del molde por lo que están constituidas por un grupo deinyección y otro de cierre. Estos grupos son accionados por bombas y acumuladoreshidráulicos movidos por electromotores. La inyección puede realizarse mediante dosprocedimientos diferentes:_ Máquinas de cámara de presión caliente_ Máquinas de cámara de presión fría. Máquinas de cámara de presión en calienteEn este procedimiento la cámara de presión está en el interior de un horno demantenimiento en que se encuentra el metal a inyectar fundido. Es importante que elmetal no ataque a dicha cámara, fabricada de acero o fundición, por lo que sólo utilizamoseste proceso para aleaciones de cinc, estaño, magnesio o plomo y en pocos casos dealuminio. La inyección se suele realizar mediante pistón a presiones de entre 7 y 35 Mpa.. Máquinas de cámara de presión en fríoEn este sistema el metal fundido para inyectar se suministra a la cámara mediante unacuchara o dispositivo de alimentación procedente de un horno de mantenimiento. Elinconveniente respecto al sistema anterior es que hay un tiempo de carga que relentiza laproducción y que la cámara inicialmente está “fría”. La gran ventaja es que se puedetrabajar con cualquier metal con bajo punto de fusión: Aleaciones de aluminio, latón,magnesio... además de cinc, plomo y estaño. Las presiones utilizadas en esteprocedimiento son entre 14 y 140 Mpa. Normalmente se utiliza la cámara en frío paraseries medias y altas de piezas y la cámara en caliente para series pequeñas y medias.Fundición por colada centrífugaEste sistema de moldeo permanente consiste en producir la pieza mediante la rotación dela matriz con el fin de que la fuerza centrífuga impulse el metal contra sus paredes. Es unmétodo que aplica presión con sencillez de construcción y es apto para piezas grandescomo tuberías de fundición o para serie medias y pequeñas de piezas muy pequeñas deparedes delgadas en las cuales un procedimiento de colada por gravedad seríainapropiado, ya que el metal se enfriaría antes de repartirse por toda la pieza y un moldeopor inyección o por hueco resultaría demasiado caro y complicado.

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