3 de marzo de 2022

Qué es la fundición de metales

La fundición de metales es un proceso con 7.000 años de antigüedad que se utiliza tanto en la industria como en las bellas artes. Durante la fundición de metales, el metal fundido se vierte de un crisol, que es un recipiente para fundir, a un molde para crear un objeto de metal fundido. Un molde es un bloque hueco que se rellena con metal que se endurece dentro del molde, adoptando su forma. El objeto metálico o la pieza fundida se extrae y se termina una vez que el metal y el molde se han enfriado.

Las técnicas tradicionales de fundición de metales incluyen la fundición a la cera perdida, la fundición en molde de escayola, la fundición a presión y la fundición en arena, entre otras.

Los procesos de fundición de metales se han utilizado ampliamente para crear esculturas, joyas, medios de transporte, armas y herramientas. El primer objeto de fundición conocido es una rana de cobre que data del 3200 a.C., hallada en el actual Irak. Alrededor del año 1000 a.C., la India fue una de las primeras civilizaciones antiguas en fundir monedas de plata y cobre. Más tarde, hacia el 500 a.C., la dinastía Zhou introdujo la fundición de hierro. La tecnología de la fundición de metales floreció en el siglo XX, dando lugar a procesos en los que se basan la mayoría de los métodos contemporáneos.

El proceso básico de fundición de metales consiste en crear un patrón y un molde y, a continuación, verter metal fundido en el molde. A continuación se extrae y se termina la pieza de metal fundido. Este proceso se puede adaptar a distintos tipos de metales o aleaciones, formas y tamaños. En la fabricación de una pieza de fundición intervienen los siguientes pasos.

Paso 1: Crear el patrón

Antes de fabricar el molde hay que crear un patrón que decidirá la forma del molde. El patrón puede ser un modelo tridimensional del molde final y puede moldearse en cera, arena, yeso, cerámica o incluso madera. El patrón debe tener en cuenta la contracción prevista cuando se enfríe el metal. 

Paso 2: Hacer el molde

Una vez creado el patrón, se fabrica el molde. El molde puede ser un molde metálico reutilizable o un molde de un solo uso que puede estar hecho de arena, yeso o cáscara de cerámica. Los métodos de fabricación de moldes pueden optimizarse para distintos metales de fundición y varios niveles de complejidad del patrón. Si utiliza un patrón de cera o plástico, puede cocer el molde en un horno para quemar el patrón.

Paso 3: Elegir el metal o la aleación

Todas las piezas de metal fundido se fabrican a partir de metales férreos o no férreos y aleaciones. Los metales que están compuestos principalmente de hierro se conocen como metales ferrosos. Los metales no férreos son aquellos que no tienen hierro ni componentes férricos. Las aleaciones son una mezcla de elementos que proporcionan las mejores propiedades mecánicas para la aplicación de fundición. Las aleaciones ferrosas incluyen el acero, la fundición maleable y la fundición gris. Las aleaciones no férreas más utilizadas son el aluminio, el bronce y el cobre. Los metales preciosos utilizados son la plata, el cobre, el oro y el platino.

Paso 4: Fundir el metal

Los procesos de fusión varían entre metales/aleaciones porque cada metal/aleación tendrá una temperatura de fusión diferente. Básicamente, la fusión consiste en colocar el metal sólido en un crisol para fundirlo y calentarlo sobre una llama abierta o dentro de un horno.

Paso 5: Verter el metal en el molde

Vierta el metal fundido en la cavidad del molde. Si se trata de una pieza pequeña, puede verterse directamente en el molde desde el crisol en el que se ha calentado el metal. Una colada más grande puede requerir un pequeño equipo que ayude a calentar el metal dentro de un horno y a transferir el metal a un crisol o cazo más grande antes de verter el metal en el molde.

Es importante seguir todas las pautas de seguridad recomendadas al verter el metal fundido. Asegúrese de llevar ropa protectora, guantes aislantes y gafas de seguridad. El lugar de trabajo debe estar bien ventilado para evitar cualquier riesgo de humos peligrosos y el paso entre el horno y el molde debe mantenerse despejado. Deje que el molde se solidifique antes de pasar al siguiente paso.

Paso 6: Sacar la pieza del molde

Cuando el metal se ha enfriado y solidificado, puede desmoldarse. Si se ha colado en un molde de un solo uso, el molde se puede separar de la pieza fundida. En el caso de los moldes reutilizables, se pueden utilizar pasadores eyectores para extraer la pieza fundida. El objetivo principal de un pasador eyector es aplicar una fuerza para extraer un componente del molde.

Paso 7: Acabar la fundición

Limar y pulir la pieza de fundición maciza. Esto puede implicar la limpieza de la pieza fundida, como restregar el exceso de material del molde en agua, romper las compuertas de la pieza fundida con maquinillas para objetos pequeños o con una amoladora angular para piezas grandes. Una compuerta es simplemente una abertura entre el canal y la cavidad de la pieza que introduce el metal fundido en la cavidad y alimenta la pieza fundida a medida que se solidifica. Un canal es un pequeño conducto que dirige el metal fundido hacia la pieza.

Ventajas de la fundición de metales:

• La fundición de metales puede producir formas complejas y piezas de diversos tamaños. Las piezas grandes pueden fabricarse en una sola pieza.
• Se pueden conseguir fácilmente características como cavidades internas o secciones huecas.
• Los metales y aleaciones difíciles o caros de fabricar mediante otros procedimientos pueden fundirse.
• Se trata de un proceso muy adaptable a los requisitos de la producción en serie; muchas piezas pueden fabricarse rápidamente, como en el caso de los bloques de motor y las cajas de transmisión de fundición.

Desventajas de la fundición de metales:

• Acabado superficial relativamente basto y propenso a defectos de fundición
• La fundición de metales, como el moldeo en cáscara, tiene límites en cuanto al tamaño y el patrón.
• Los patrones requieren mucho tiempo y son caros de hacer
• El tamaño de las piezas y la elección del material dependen del proceso de fundición elegido. Por ejemplo, para la fundición en molde permanente sólo pueden utilizarse metales no férreos.
• Antieconómico para la producción en masa

Algunas de estas limitaciones pueden abordarse mediante una tecnología aditiva como la impresión 3D.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es una tecnología aditiva utilizada para fabricar piezas. Es "aditiva" en el sentido de que no requiere un bloque de material ni un molde para fabricar objetos físicos, simplemente apila y fusiona capas de material. Suele ser rápida, sencilla y permite una fabricación interna asequible con bajos costes fijos de configuración, y puede crear geometrías más complejas que la fundición de metales con una lista de materiales cada vez más amplia.

SPEE3D, una empresa australiana, ha desarrollado la primera impresora 3D metálica del mundo que utiliza la tecnología de deposición supersónica 3D para ofrecer una impresión de calidad industrial a velocidades de producción. La tecnología de vanguardia de la empresa permite su aplicación en varios sectores, como el naval, el de defensa y el aeroespacial.

El proceso de impresión 3D metálica de SPEE3D difiere de la impresión 3D metálica tradicional en algunos aspectos clave. En lugar de utilizar calor, el proceso utiliza un motor cohete que acelera aire comprimido con un polvo metálico añadido. La tecnología construye piezas que están listas para su uso, eliminando la necesidad de esperar a que se fundan y se vuelvan a solidificar. Se trata de la primera célula de producción de impresión 3D metálica del mundo, que cuenta con una impresora 3D metálica integrada con un horno de tratamiento térmico y una fresadora CNC de 3 ejes con el apoyo de los expertos de SPEE3D en fabricación aditiva metálica.

Cómo podemos ayudarle

Para conocer los productos de SPEE3D o simplemente para saber más sobre la impresión metálica en 3D, no dude en enviarnos un correo electrónico a contact@spee3d.com o llamarnos al +61 (03) 8759 1464.