Fundición

Se denomina fundición y también esmelter al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas, pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso tradicional es la fundición en arena. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.

Hierro Colado

El hierro colado o fundición, fundamentalmente es una aleación a base de: hierro, silicio y carbono. El contenido de carbono es más elevado que en los aceros que varían desde 2.5 a 4.0%. Existen dos tipos de hierro colado o fundición: la fundición gris y la fundición blanca, cuyo nombre lo recibe por el color característico en la fractura de una pieza colada.

a) Fundición gris

Este es un tipo de aleación cuyo tipo más común es el conocido como hierro fundido gris. El hierro gris es uno de los materiales ferrosos más empleados y su nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse. Esta aleación ferrosa contiene en general más de 2 % de carbono y más de 1 % de silicio, además de manganeso, fósforo y azufre.

La composición típica para obtener una microestructura grafítica es de 2.5 a 4 % de carbono y de 1 a 3 % de silicio.

b) Fundición blanca

La fundición blanca es fundición de hierro en la que todo el carbono está combinado bajo la forma de cementita. Se distinguen porque al fracturarse presenta un color blanco brillante. Es un tipo de fundición menos fluida que la gris y al solidificarse se produce algo de contracción.

El porcentaje de carbono presente en esta fundición oscila entre un 1,8 y un 3,6 %, mientras que el contenido en silicio es bastante bajo, entre el 0,5 y el 2 %. Además, contiene manganeso en cantidades que oscilan entre un 0,2 y un 0,8 %, un 0,18 % de fósforo y un 0,1 % de azufre. Su estructura es fibrosa y de grano fino.

Es más frágil que la fundición gris se emplea principalmente para obtener el hierro maleable, el cual se obtiene recociendo la fundición blanca y convertirla en un hierro más dúctil y tenaz.

Fundición Centrifuga

La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede generar al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

• Fundición centrífuga real

• Fundición semicentrífuga

• Centrifugado

a) Fundición centrífuga real

En la fundición centrífuga real, el metal fundido se vacía en un molde que está girando para producir una parte tubular. Ejemplos de partes hechas por este proceso incluyen tubos, caños, manguitos y anillos. El metal fundido se vacía en el extremo de un molde rotatorio horizontal.

La rotación del molde empieza en algunos casos después del vaciado. La alta velocidad genera fuerzas centrífugas que impulsan al metal a tomar la forma de la cavidad del molde. Por tanto, la forma exterior de la fundición puede ser redonda, octagonal, hexagonal o cualquier otra. Sin embargo, la forma interior de la fundición es perfectamente redonda (al menos teóricamente), debido a la simetría radial de las fuerzas en juego.

b) Fundición semicentrífuga

En este método se usa la fuerza centrífuga para producir fundiciones sólidas en lugar de partes tubulares. La densidad del metal en la fundición final es más grande en la sección externa que en el centro de rotación. El centro tiene poco material o es de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente, excluyendo así la porción de más baja calidad.

Los volantes y las poleas son ejemplos de fundiciones que pueden hacerse por este proceso. Se usan frecuentemente moldes consumibles o desechables en la fundición semicentrífuga, como sugiere nuestra ilustración del proceso.

c) Fundición centrifugada

Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de cavidades colocadas simétricamente en la periferia, de manera que la fuerza centrífuga distribuya la colada del metal entre estas cavidades. El proceso se usa para partes pequeñas, la simetría radial de la parte no es un requerimiento como en los otros dos métodos de fundición centrífuga.

Fundición de Precisión

La fundición de precisión, también conocido como fundición de cera perdida, es un proceso de fundición de precisión que se utiliza para crear las partes metálicas de diferentes metales y aleaciones.

La fundición de precisión se utiliza típicamente para las piezas de metal que requieren piezas de fundición de pared delgada y complejas. Además, se puede utilizar para la fundición de piezas metálicas que requieren intrincados detalles, precisión y formas que no se puede lograr con otros métodos.

a) El proceso

El proceso de fundición de precisión comienza por hacer un patrón que tenga la misma forma que la pieza acabada fundida. Un patrón sacrificado es el nombre utilizado para el patrón, porque se crea el patrón de cera y se derretirá en el proceso. En concreto, se hace el patrón mediante la inyección de cera en un molde de inyección de cera de metal.

A continuación, se sumerge el modelo de cera en una mezcla de cerámica cubierta con estuco de arena, repitiendo el proceso varias veces hasta conseguir el espesor deseado. El espesor dependerá de las especificaciones del producto terminado y qué materias primas utilizarás para hacer el producto final.

b) Molde

Una vez que la suspensión de cerámica se ha secado, el molde se coloca en un horno. Éste derrite la cera, dejando un molde de una sola pieza que se puede llenar con el material deseado. Estos moldes se hacen típicamente usando litografía estéreo u otra tecnología asistida por computadora, lo que hace que el molde sea de alta precisión. Ejemplos de productos fabricados con fundición de precisión incluyen piezas de aviones, tales como álabes de la turbina, piezas de armamento, herramientas de mano y joyería.

c) Ceras

Se pueden usar una variedad de ceras industriales para la fabricación de moldes de fundición de precisión. Patrón de cera de llenado, patrón de cera emulsionada, patrón de cera recta, cera de baja expansión y máquina de inyección automática de cera son algunas de las ceras comúnmente utilizadas para este proceso. La viscosidad, punto de fusión y tipos de inyecciones utilizadas son las consideraciones principales que determinarán el tipo de cera que se debe utilizar.

d) Materiales

Prácticamente cualquier tipo de metal se puede fundir con la fundición de precisión, incluido el acero de aleación, acero al carbono, acero inoxidable, aluminio, cobre, níquel, hierro, plomo, magnesio, estaño, titanio y zinc. Incluso también se pueden utilizar muchos metales preciosos.