¿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 acabado superficial. Consiste en introducir metal fundido en una cavidad de molde a alta presión. La cavidad del molde se crea mediante dos matrices de acero endurecido que se mecanizan para obtener la forma deseada.
El proceso comienza con la fusión del metal, generalmente aluminio, zinc o magnesio, en un horno. Posteriormente, el metal fundido se inyecta en el molde a alta presión mediante una prensa hidráulica. El metal se solidifica rápidamente dentro del molde y las dos mitades del molde se abren para liberar 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 automotrices y aeroespaciales. El proceso también es popular en la producción de bienes de consumo, como juguetes, utensilios de cocina y productos electrónicos.
Fundición a presión
La fundición a presión es un proceso bastante especializado que se desarrolló principalmente en 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) y 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 formar un producto metálico a partir de materia prima. La fundición a presión es adecuada para materiales como estaño, plomo, zinc, aluminio, aleaciones de magnesio y 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 las herramientas de matriz en vertical, hasta el estándar actual de orientación y operación horizontal, con cuatro etapas de tensado de barras de unión y control total por computadora, el proceso ha avanzado a lo largo de los años.
La industria se ha convertido en una máquina de fabricación mundial que produce componentes para una variedad de aplicaciones, muchas de las cuales estarán al alcance de uno mismo, ya que la aplicación del producto de fundición a presión es muy diversa.
Beneficios de la fundición a presión
Algunos de los beneficios de la fundición a presión a alta presión:
• El proceso es adecuado para producciones de gran volumen.
• Producir piezas fundidas bastante complejas rápidamente en comparación con otros procesos de conformado de metales (por ejemplo, mecanizado).
• Componentes de alta resistencia producidos en estado original (sujeto al diseño del componente).
• Repetibilidad dimensional.
• Posibilidad de realizar secciones de pared delgadas (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 implica la fusión de lingotes de metal en un horno situado junto a la semiplaca fija de la máquina de fundición a presión, y la inyección del metal fundido mediante un émbolo sumergido, directamente a través del cuello de cisne y la boquilla, en la herramienta de la matriz. El cuello de cisne y la boquilla requieren calentamiento para evitar la congelación del metal antes de llegar a la cavidad de la matriz. El conjunto de elementos de calentamiento y metal fundido de este proceso es de donde proviene el nombre de cámara caliente. El peso de la granalla de fundición depende de la carrera, la longitud y el diámetro del émbolo, así como del tamaño de la camisa/cámara. La boquilla también desempeña un papel importante que debe considerarse en el diseño de la matriz. Una vez que el metal se ha solidificado en la cavidad de la matriz (en tan solo unos segundos), la semiplaca móvil de la máquina, a la que está fijada la mitad móvil de la matriz, se abre y la pieza fundida se expulsa de la cara de la matriz y se retira de la herramienta. Las caras de la matriz se lubrican mediante un sistema de pulverización, la matriz se cierra y el proceso se reinicia.
Gracias a este sistema cerrado de fundición/inyección de metal y al mínimo movimiento mecánico, la fundición a presión en cámara caliente puede generar mayores ahorros de producción. La aleación de zinc metálico se utiliza principalmente en la fundición a presión en cámara caliente, ya que presenta un punto de fusión relativamente bajo, lo que ofrece ventajas adicionales como un bajo desgaste de las máquinas (crisol, cuello de cisne, manguito, émbolo, boquilla) y de las herramientas de matriz (lo que se traduce en una mayor vida útil de la herramienta en comparación con las herramientas de fundición a presión de aluminio, sujeto a la aceptación de la calidad de la fundición).
El nombre "cámara fría" proviene del proceso de vertido de metal fundido en una cámara fría/manguito de inyección, que se fija a través de la platina fija de media matriz a la parte posterior de la herramienta de media matriz fija. Los hornos de fundición/contención de metal fundido suelen ubicarse lo más cerca posible del extremo de inyección de la máquina de fundición a presión, de modo que un operador manual o una cuchara de vertido automática puedan extraer el metal fundido necesario para cada inyección/ciclo con una cuchara y verterlo en un orificio de vertido dentro del manguito/cámara de inyección. Una punta de émbolo (una pieza desgastable y reemplazable, mecanizada con precisión al diámetro interior del manguito de inyección, con margen para la expansión térmica) conectada al pistón de la máquina empuja el metal fundido a través de la cámara de inyección hasta la cavidad de la matriz. La máquina de fundición a presión, cuando se le solicita, realiza una primera etapa para empujar el metal fundido más allá del orificio de vertido en el manguito. Las etapas posteriores se llevan a cabo bajo mayor presión hidráulica desde el pistón para inyectar el metal fundido en la cavidad de la matriz. Todo el proceso toma segundos. La presión rápida y creciente, junto con el descenso de la temperatura del metal, provoca su solidificación en la cavidad de la matriz. El semiplato móvil de la máquina de fundición a presión se abre (al que está fijada la mitad móvil de la herramienta de la matriz) y expulsa la pieza fundida solidificada de la cara de la matriz. Se retira la pieza fundida, se lubrican las caras de la matriz con un sistema de pulverización y, a continuación, se repite el ciclo.
Las máquinas de cámara fría son ideales para la fundición a presión de aluminio. Las piezas de la máquina (manguito de inyección, punta del émbolo) pueden reemplazarse con el tiempo y los manguitos pueden tratarse con metal 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 reducir el riesgo de arrastre de hierro, un riesgo presente en los crisoles ferrosos. Al ser el aluminio una aleación metálica relativamente ligera, permite la fundición de piezas de fundición a presión grandes y pesadas, o donde se requiere mayor resistencia y ligereza en las piezas de fundición a presión.
