¿Qué es la fundición a presión?
La fundición a presión es un proceso de fabricación que se utiliza para producir piezas metálicas con alta precisión dimensional y un excelente acabado superficial. Consiste en inyectar metal fundido a alta presión en la cavidad de un molde. Esta cavidad se crea mediante dos matrices de acero endurecido mecanizadas con la forma deseada.
El proceso comienza con la fusión del metal, generalmente aluminio, zinc o magnesio, en un horno. El metal fundido se inyecta a alta presión en el molde mediante una prensa hidráulica. El metal se solidifica rápidamente dentro del molde y, al abrirse las dos mitades, se extrae la pieza terminada.
La fundición a presión se utiliza ampliamente para producir piezas con formas complejas y paredes delgadas, como bloques de motor, carcasas de transmisión y diversos componentes para la industria automotriz y aeroespacial. Este proceso también es popular en la producción de bienes de consumo, como juguetes, utensilios de cocina y aparatos electrónicos.
Fundición a presión
La fundición a presión es un proceso bastante especializado que se desarrolló principalmente durante el siglo XX. El proceso básico consiste en verter o inyectar metal fundido en un molde de acero y, mediante alta velocidad, presión constante y creciente (en la fundición a presión), seguido de enfriamiento, el metal fundido se solidifica para formar una pieza sólida. Normalmente, el proceso en sí solo dura unos segundos y es una forma rápida de obtener productos metálicos a partir de materia prima. La fundición a presión es adecuada para materiales como estaño, plomo, zinc, aluminio, magnesio, aleaciones de cobre e incluso aleaciones de hierro como el acero inoxidable. Las principales aleaciones utilizadas hoy en día en la fundición a presión son el aluminio, el zinc y el magnesio. Desde las primeras máquinas de fundición a presión, que orientaban los moldes verticalmente, hasta el estándar actual de orientación y operación horizontal, el tensado con cuatro barras de unión y las etapas de proceso totalmente controladas por ordenador, el proceso ha avanzado a lo largo de los años.
La industria se ha convertido en una maquinaria manufacturera mundial que fabrica componentes para una variedad de aplicaciones, muchas de las cuales estarán al alcance de uno mismo, ya que la aplicación de los productos de fundición a presión es muy diversa.
Ventajas de la fundición a presión
Algunas de las ventajas de la fundición a presión:
• El proceso es adecuado para la producción en grandes volúmenes.
• Permiten producir piezas fundidas bastante complejas con rapidez en comparación con otros procesos de conformado de metales (por ejemplo, el mecanizado).
• Componentes de alta resistencia producidos en estado de fundición (sujeto al diseño del componente).
• Repetibilidad dimensional.
• Posibilidad de secciones de pared delgada (por ejemplo, 1-2,5 mm).
• Buena tolerancia lineal (por ejemplo, 2 mm/m).
• Buen acabado superficial (por ejemplo, 0,5-3 µm).
El proceso de fundición a presión en cámara caliente consiste en fundir un lingote de metal dentro de un horno situado cerca o integrado a la mitad fija de la platina de la máquina de fundición, e inyectar el metal fundido mediante un émbolo sumergido directamente a través del cuello de cisne y la boquilla, dentro del molde. El cuello de cisne y la boquilla requieren calentamiento para evitar que el metal se solidifique antes de llegar a la cavidad del molde; de ahí la denominación de cámara caliente. El peso de la pieza fundida está determinado por la carrera, la longitud y el diámetro del émbolo, así como por el tamaño de la cámara/manguito. La boquilla también influye y debe considerarse en el diseño del molde. Una vez que el metal se ha solidificado en la cavidad del molde (en tan solo unos segundos), la mitad móvil de la máquina, a la que está fijada la mitad móvil del molde, se abre y la pieza fundida se expulsa de la cara del molde y se retira del molde. A continuación, las caras del molde se lubrican mediante un sistema de pulverización, el molde se cierra y el ciclo se repite.
Gracias a este sistema cerrado de fusión/inyección de metal y al mínimo movimiento mecánico, la fundición a presión en cámara caliente ofrece una mayor rentabilidad en la producción. La aleación de zinc se utiliza principalmente en este proceso, ya que posee un punto de fusión relativamente bajo, lo que reduce el desgaste de la maquinaria (crisol, cuello de cisne, camisa, émbolo, boquilla) y de los moldes (lo que se traduce en una mayor vida útil en comparación con los moldes de aluminio, siempre que se cumplan los estándares de calidad de la pieza fundida).
El nombre de cámara fría proviene del proceso de vertido de metal fundido en una cámara fría/manguito de inyección, la cual está unida a la parte posterior del molde mediante la platina fija. Los hornos de fusión/mantenimiento de metal fundido se ubican generalmente lo más cerca posible del extremo de inyección de la máquina de fundición a presión, de manera que un operario o una cuchara de colada automática pueda extraer el metal fundido necesario para cada inyección/ciclo y verterlo en un orificio de colada dentro del manguito/cámara de inyección. La punta de un émbolo (una pieza de desgaste y reemplazable, mecanizada con precisión al diámetro interior del manguito de inyección, con tolerancia para la dilatación térmica) conectada al pistón de la máquina, empuja el metal fundido a través de la cámara de inyección hacia la cavidad del molde. La máquina de fundición a presión, al recibir la señal, realiza la primera etapa para empujar el metal fundido más allá del orificio de colada en el manguito. Las etapas posteriores se llevan a cabo bajo una mayor presión hidráulica del pistón para inyectar el metal fundido en la cavidad del molde. Todo el proceso dura apenas unos segundos. La presión rápida y creciente, junto con el descenso de la temperatura del metal, provoca su solidificación en la cavidad del molde. La platina móvil de la máquina de fundición a presión se abre (a la cual está fijada la mitad móvil del molde) y expulsa la pieza fundida solidificada de la superficie del molde. La pieza se retira, las superficies del molde se lubrican con un sistema de pulverización y el ciclo se repite.
Las máquinas de cámara fría son ideales para la fundición a presión de aluminio. Sus componentes (camisa de inyección, punta del émbolo) pueden reemplazarse periódicamente y las camisas pueden recibir un tratamiento metálico para aumentar su durabilidad. La aleación de aluminio se funde en un crisol cerámico debido a su punto de fusión relativamente alto y a la necesidad de minimizar el riesgo de contaminación por hierro, un problema común en los crisoles de hierro. Gracias a su ligereza, el aluminio permite la fundición de piezas grandes y pesadas, o cuando se requiere mayor resistencia y ligereza.
