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¿Qué es el casting?

Definición, proceso y tipos

¿Qué es el casting?

La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido generalmente se vierte en un molde que contiene una cavidad de la forma deseada y luego se deja solidificar. La parte solidificada también se conoce como fundición, la cual es expulsada o rota del molde para completar el proceso.

Los materiales de fundición suelen ser metales o varios materiales de fraguado temporal que se endurecen después de mezclar dos o más componentes; los ejemplos son epoxi, hormigón, yeso de París y arcilla.

La fundición de metales es un proceso de 7000 años de antigüedad que se utiliza tanto en la fabricación como en las bellas artes. El primer objeto fundido conocido es una rana de cobre que data del 3200 a. C. y se encuentra en el actual Irak. Durante la fundición de metales, el metal fundido se transfiere de un crisol a un molde para crear un objeto de fundición de metal positivo. El metal y el molde se enfrían, y el objeto de metal se retira y acaba.
Las técnicas tradicionales de fundición de metales incluyen la fundición a la cera perdida, la fundición en moldes de yeso, la fundición a presión y la fundición en arena, por nombrar algunas. Estos procesos de fundición de metales se pueden completar en una fundición o en un estudio de joyería.

Los procesos de fundición de metales se conocen desde hace miles de años y se han utilizado ampliamente para crear esculturas, joyas, transporte, armas y herramientas.

La fundición se usa más comúnmente para crear formas complejas que de otro modo serían difíciles o poco económicas de hacer con otros métodos. Los equipos pesados, como camas de máquinas herramienta, hélices de barcos, etc., se pueden moldear fácilmente al tamaño requerido en lugar de unir varias piezas pequeñas.


Paso 1: crea el patrón
Antes de hacer su molde, debe crear un patrón para determinar la forma del molde. El patrón puede ser un modelo tridimensional de su molde final. Puede tener forma de cera, arena, plástico o incluso madera.
Algunos fundidores usan moldes hechos de yeso o silicona, que son materiales que no pueden soportar un molde de metal fundido pero permiten que el fundidor cree en masa múltiplos de cera para usar en la fundición de moldes desechables.
Cuando esté dando forma a su patrón, asegúrese de tener en cuenta cualquier contracción anticipada cuando el metal se enfríe. Los patrones también pueden cerrarse con bebederos para permitir que el metal fundido fluya hacia el molde.


Paso 2: Haz el molde
Después de haber creado un patrón, es hora de hacer su molde. Como mencionamos anteriormente, puede optar por hacer un molde reutilizable, que generalmente está hecho de metal, o un molde de un solo uso, que puede estar hecho de arena, yeso o concha de cerámica.
Cada uno de estos métodos para hacer moldes está optimizado para diferentes metales de fundición y varios niveles de complejidad del patrón. Si está trabajando con un patrón de cera o plástico, puede quemar el patrón dentro de un horno.


Paso 3: elija la aleación metálica
Todas las fundiciones de metal se producen a partir de aleaciones ferrosas o no ferrosas. Las aleaciones son una mezcla de elementos que brindan las mejores propiedades mecánicas para el uso del molde final. Las aleaciones ferrosas incluyen acero, hierro maleable y hierro gris.
Las aleaciones no ferrosas que se usan más comúnmente en la fundición son el aluminio, el bronce y el cobre. Si está trabajando con metales preciosos en un estudio de joyería, puede trabajar con plata, cobre, oro y platino.


Paso 4: derretir la aleación
Los procesos de fusión varían entre las aleaciones porque cada aleación tendrá una temperatura de fusión diferente. Esencialmente, la fusión consiste en colocar la aleación sólida en un crisol y calentarla sobre una llama abierta o dentro de un horno.

Paso 5: Vierta en el molde
Vierta el metal fundido en la cavidad del molde. Si se trata de una fundición pequeña, puede simplemente verter desde el crisol donde se calentó el metal directamente en el molde. Una fundición más grande puede requerir un pequeño equipo para ayudar a calentar el metal dentro de un horno y transferir el metal a un crisol o cucharón más grande antes de verterlo en el molde.
Asegúrese de seguir todas las pautas de seguridad recomendadas al verter metal fundido. Asegúrese de usar ropa protectora, incluida ropa de fibra natural, pantalones y mangas largas, guantes aislantes y gafas de seguridad.
Trabaje en un espacio bien ventilado para evitar cualquier riesgo de humos peligrosos. Asegúrese de tener un extintor de incendios químico cerca y mantenga despejada la pasarela entre el horno y el moho. Deje que el molde se solidifique antes de pasar al siguiente paso.


Paso 6: Retire la fundición del molde.
Cuando el metal se haya enfriado y solidificado, puedes sacarlo del molde. Si moldea en un molde de un solo uso, puede separar el molde de la fundición. Si usó un revestimiento de yeso, querrá templar el yeso en agua después de que el metal se haya solidificado. El agua ayudará a romper el moho. Para moldes reutilizables, puede usar pasadores eyectores para extraer su fundición.

Paso 7: Acabado
¡Lime y pula su yeso de metal sólido! Esto puede implicar la limpieza de su objeto de metal fundido, como frotar el exceso de material del molde con agua, romper las puertas de fundición con tijeras para objetos pequeños o incluso una amoladora angular para piezas grandes.

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Tipos de proceso de fundición

1. Fundición en arena
La fundición en arena es uno de los tipos de fundición más populares y fáciles y se ha utilizado durante siglos. La fundición en arena permite lotes más pequeños que la fundición en molde permanente y a un costo muy razonable. Los fabricantes no solo pueden usar este método para producir productos a bajo costo, sino que la fundición en arena también ofrece otras ventajas, como operaciones muy pequeñas.
El proceso permite moldes que son lo suficientemente pequeños como para caber en la palma de la mano o lo suficientemente grandes como las camas de un tren. La fundición en arena también puede fundir la mayoría de los metales, según el tipo de arena utilizada para hacer los moldes.
La fundición en arena generalmente se basa en materiales a base de sílice, como arena sintética o ligada naturalmente. La arena colada generalmente consiste en granos esféricos, finamente molidos, que se pueden empaquetar de manera compacta para formar una superficie de molde lisa.
La fundición está diseñada para reducir el riesgo de grietas, rasgaduras u otros defectos al permitir una cantidad moderada de flexibilidad y contracción durante la fase de enfriamiento del proceso. La arena también se puede fortalecer agregando arcilla, lo que hará que las partículas se unan más estrechamente. Los productos automotrices, como los bloques de motor, se fabrican mediante fundición en arena.


2. Fundición de inversión
La fundición de inversión también se conoce como fundición a la cera perdida, utiliza un patrón de cera desechable para cada pieza fundida. En este método, la cera se inyecta directamente en un molde, se retira y luego se recubre con material refractario y agente aglutinante, generalmente en varias etapas, para construir una capa gruesa.
Se juntan varias muestras para formar bebederos comunes. Una vez que las conchas se han endurecido, los patrones se invierten y se calientan en hornos para eliminar la cera. Estos patrones requieren un cuidado extremo ya que no son lo suficientemente fuertes para soportar las fuerzas involucradas en la fabricación de moldes. Una de las ventajas del moldeo por inversión es que la cera se puede reutilizar.
La fundición de inversión se usa ampliamente para fabricar piezas para las industrias automotriz, de generación de energía y aeroespacial, como palas de turbinas. Estas fundiciones aseguran que los componentes de alta calidad se fabriquen con beneficios clave de precisión, repetibilidad, versatilidad e integridad.


3. Fundición a presión
La fundición a presión es un método de moldeo de materiales forzando metal fundido a alta presión en una cavidad de molde. La mayoría de las piezas fundidas a presión están hechas de metales no ferrosos, especialmente aleaciones a base de zinc, cobre y aluminio. Sin embargo, son posibles piezas fundidas a presión de metal de hierro.
El proceso de fundición a presión es particularmente adecuado para aplicaciones en las que se requieren muchas piezas de tamaño pequeño a mediano con buenos detalles, calidad de superficie fina y precisión dimensional.


4. Fundición a baja presión    
En la fundición a baja presión, la matriz se llena con metal procedente de un horno presurizado, y las presiones suelen rondar los 0,7 bar. El horno de mantenimiento está ubicado en la parte inferior de la máquina de fundición a presión vertical, y el metal fundido se inyecta directamente en el fondo del molde. La presión mantiene el metal en la matriz hasta que se solidifica.
Una de las principales ventajas de este proceso es el control preciso del llenado de la cavidad del troquel. El metal fundido fluye rápida y suavemente a través de las líneas de alimentación, lo que reduce la formación de óxido y evita la porosidad.
Este proceso se desarrolló para la producción de piezas axialmente simétricas, como ruedas de automóviles. Sin embargo, al usar machos de arena en el troquel, también es muy adecuado para la producción de piezas con perfiles huecos y geometrías complejas.


5. Fundición centrífuga
La fundición centrífuga se utiliza para fabricar piezas cilíndricas largas, como tuberías de hierro fundido, basándose en las fuerzas G desarrolladas en un molde giratorio. El metal fundido introducido en el molde se lanza contra la superficie interior del molde, creando un molde que puede estar libre de vacíos.
Originalmente inventado como el proceso de Lavaud utilizando moldes enfriados por agua, el proceso se aplica a piezas simétricas como tuberías de desagüe y grandes cañones de cañón y tiene la ventaja de fabricar piezas con un número mínimo de contrahuellas.
En el caso de piezas asimétricas que no pueden girar sobre sus propios ejes, una variante de fundición centrífuga llamada fundición a presión dispone varias piezas alrededor de un bebedero común y hace girar los moldes alrededor de este eje.
Se utiliza una idea similar para fundir anillos de engranaje muy grandes, etc. Según el material que se va a fundir, se pueden utilizar moldes de metal o de arena.


6. Fundición a presión por gravedad
La fundición a presión por gravedad es un proceso de fundición en molde permanente, en el que el metal fundido se vierte desde un recipiente o cucharón en el molde. La cavidad del molde se llena sin más fuerza que la gravedad, el llenado se puede controlar inclinando el troquel.
Las socavaduras y las cavidades se pueden mecanizar en la forma del componente utilizando núcleos de arena. Este proceso ofrece una mejor calidad superficial que la fundición en arena así como mejores propiedades mecánicas, ambas debido a la rápida solidificación.
Además, este proceso tiene una tasa de fundición más alta que la fundición en arena de aluminio, pero los moldes de metal son más caros que los de arena. Las ventajas de este proceso incluyen la posibilidad de una baja porosidad de gas y se pueden lograr tamaños de grano finos.
En comparación con la fundición en arena, este proceso requiere menos procesamiento posterior y limpieza, y la fundición por gravedad tiende a dar como resultado un producto de mayor calidad. El proceso de fabricación de fundición a presión por gravedad es generalmente menos rentable en la fabricación de herramientas en comparación con la fundición en arena.


7. Fundición a presión al vacío
La fundición a presión asistida por vacío es una capacidad de proceso importante en Kennedy Die Casting. La evacuación por vacío de la cavidad de la matriz reduce el atrapamiento de gas durante la inyección de metal y disminuye la porosidad en la fundición. El resultado es una fundición a presión con un mayor nivel de calidad.
Los sistemas de vacío son solo un complemento. No reemplazan las buenas prácticas de diseño de fundición a presión en la ingeniería de la cavidad de la matriz, los corredores, las compuertas y los rebosaderos.


8. Fundición a presión por compresión
La fundición por compresión, también llamada forja líquida, es un proceso de formación de metal híbrido que combina la fundición en molde permanente con la forja en matriz en un solo paso en el que una cantidad específica de aleación de metal fundido se vierte en una matriz precalentada y lubricada y, posteriormente, se forja y solidifica bajo presión.

9. Fundición de espuma perdida
La fundición de espuma perdida (LFC) es un tipo de proceso de fundición de patrón evaporativo que es similar a la fundición de inversión, excepto que se usa espuma para el patrón en lugar de cera. Este proceso aprovecha el bajo punto de ebullición de las espumas poliméricas para simplificar el proceso de microfusión al eliminar la necesidad de derretir la cera fuera del molde.

10. Fundición continua
La colada continua es un refinamiento del proceso de colada para la producción continua en masa de perfiles metálicos con una sección transversal constante. El metal fundido se vierte en un molde de extremo abierto enfriado por agua que permite que se forme una "piel" de metal sólido sobre el centro aún líquido, solidificando gradualmente el metal de afuera hacia adentro.
Después de la solidificación, la hebra, como se le llama a veces, se retira continuamente del molde. Se pueden cortar longitudes predeterminadas de la hebra mediante cizallas mecánicas o sopletes de oxiacetileno móviles y transferirlos a otros procesos de formación oa una pila de reserva.

Los tamaños de fundición pueden variar desde la tira (unos pocos milímetros de espesor por unos cinco metros de ancho) hasta palanquillas (90 a 160 mm cuadrados) y losas (1,25 m de ancho por 230 mm de espesor). En ocasiones, la hebra puede sufrir un proceso inicial de laminación en caliente antes de ser cortada.
La colada continua se utiliza debido a los costos más bajos asociados con la producción continua de un producto estándar y también a la mayor calidad del producto final. Metales como el acero, el cobre, el aluminio y el plomo son colados en continuo, siendo el acero el metal con mayores tonelajes colados por este método.

Ventajas del proceso de fundición

  • Cualquier forma intrincada puede ser interna o externa.

  • Es prácticamente posible moldear cualquier material

  • Las herramientas necesarias para los procesos de fundición son generalmente económicas.

  • El enfriamiento de la fundición es generalmente uniforme desde todas las direcciones, por lo que generalmente no tiene propiedades direccionales.

  • Muchos materiales solo pueden procesarse mediante procesos de fundición debido a sus consideraciones metalúrgicas.

  • Es prácticamente posible realizar piezas de fundición de cualquier tamaño, incluso hasta 200 toneladas.

Desventajas del proceso de fundición

  • Da un acabado superficial deficiente y en su mayoría requiere una operación de acabado superficial.

  • Los defectos de fundición implican este proceso.

  • Da baja resistencia a la fatiga en comparación con la forja.

  • No es económico para la producción en masa.

Aplicaciones del proceso de fundición

Transporte

Automóvil, aeroespacial, ferroviario y marítimo

Planta y Maquinaria

  Plantas químicas, petroleras, papeleras, azucareras, textiles, siderúrgicas y térmicas

Fundición Municipal

Tuberías, juntas, válvulas y accesorios

Equipamiento pesado

Construcción, agricultura y minería.

 

Defensa

Vehículos, artillería, municiones, almacenamiento y equipo de apoyo

Familiar

Electrodomésticos, equipos de cocina y jardinería, muebles y enseres

Herramientas de máquina

Mecanizado, fundición, moldeado de plásticos, forja, extrusión y conformado

Maquinas electricas

Motores, generadores, bombas y compresores

Objetos de arte

Esculturas, ídolos, muebles, candelabros y artículos de decoración.

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