El proceso de fundición de metales transforma materiales sólidos en formas deseadas mediante el calentamiento y el vaciado del metal líquido en moldes. Existen diferentes tipos de fundición, como la en arena, a presión y centrífuga, cada una con sus propias características y aplicaciones industriales. Este método de fabricación permite la producción en masa de piezas metálicas complejas y de alta calidad, garantizando un control efectivo sobre las propiedades y la precisión de los productos finales.

1. PROCESO DE FUNDICION
Sistema de moldeo
Taller de moldeo

2.  El proceso de fundición de metales es muy común en diversas
industrias y tiene como objetivo cambiar el estado sólido de ciertos
materiales, a partir del calentamiento de las piezas, para poder
moldearlo en nuevas formas y transformar su aspecto final. Para
lograrlo, es necesario derretir los metales a través de ciertos
procesos que resultan de gran utilidad para la fabricación de piezas
indispensables en el mercado, resistentes y de alta calidad. Pero,
¿cómo se logra esta actividad?
 En la nota de hoy, queremos compartirle en qué consiste el proceso
de fundición de metales, cuáles son los medios más frecuentes que
se emplean para llevar a cabo esta tarea, qué sucede con la materia
prima en transformación, cuáles son las etapas del proceso de
fundición y qué materiales resultan indispensables para alcanzar
resultados efectivos durante cada etapa. Por eso, si le interesa
conocer más al respecto, lo invitamos a que siga leyendo.

3.  Los dos tipos principales de fundición son los metálicos y los no
metálicos (como el yeso, el hormigón o la resina). La fundición de
metales consiste en calentar un metal hasta su estado líquido y
verterlo sucesivamente en un molde. El molde y el metal se dejan
enfriar hasta que el metal líquido se solidifica, momento en el que
la pieza se extrae del molde. La fundición de yeso, hormigón o
resina suele utilizar moldes desechables de un solo uso o moldes
multiuso hechos de piezas pequeñas y rígidas, como el caucho de
látex. El operario puede aplicar tratamientos tópicos a la superficie
de yeso u hormigón cuando la superficie es plana o carece de
transparencia. Los fabricantes también pueden utilizarlo para dar la
apariencia de metal o piedra. La construcción de fregaderos,
encimeras y cabinas de ducha necesita resina. Añadiendo piedra en
polvo y diferentes colores se puede conseguir una imitación casi
realista del mármol o el travertino natural.

4.  El asentamiento es el proceso de cortar, esmerilar, afeitar o lijar las
irregularidades no deseadas causadas por las costuras e
imperfecciones de los moldes. Hoy en día, la industria ha
adoptado cada vez más la integración de la robótica para realizar
algunos fettling. Sin embargo, los "fettlers" han realizado
históricamente este agotador trabajo de forma manual, a menudo
con riesgos de repercusiones para su salud.
 Una forma de ahorrar costes en toda la fase de fabricación de la
fundición es aplicar un software de simulación del proceso de
fundición, como AutoCAST y MAGMa; esta simulación utiliza
métodos numéricos para calcular la calidad, la solidificación y el
enfriamiento, y proporciona una predicción medible de las
propiedades mecánicas, las tensiones térmicas y la distorsión. Es la
innovación más valiosa en la tecnología de fundición en 50 años.

6.  Pasos clave para la fundición de metales
 Es esencial tener en cuenta que el proceso de fundición no
consiste únicamente en el calentamiento de un metal hasta lograr
el estado líquido, sino en lo que precede a ese cambio de estado.
Por lo tanto, dentro del calentamiento de metales también entran
en consideración los moldes para fundición y las piezas finales
que se solidifican al finalizar la actividad.
 En ese sentido, el proceso de fundición consta de cuatro etapas:
 1. La fusión del metal a partir de algún método de calentamiento
industrial como los hornos de fundición.
 2. El vaciado del metal en estado líquido en un molde.
 3. La solidificación o el enfriamiento de la nueva pieza.
 4. La limpieza e inspección del producto final.

7.  Dentro de los pasos anteriores, el proceso de fundición puede dividirse en dos según el molde
que desee emplearse:
 – Fundición en molde desechable
 En este caso, la fundición se lleva a cabo en un tipo de molde que, una vez utilizado, debe
destruirse para liberar la nueva pieza de metal solidificada. Generalmente, el método más
reconocido dentro de esta categoría es la fundición en arena, debido a que casi todos los
materiales o aleaciones pueden procesarse sin inconvenientes. Además de su versatilidad en
términos materiales, este procedimiento también permite trabajar con piezas de tamaños muy
variados para alcanzar resultados de calidad.
 Ahora bien, para que el molde funcione de manera óptima, es necesario fabricarlo a partir del
diseño de un corazón, un sujetador y una cavidad para el vertimiento del metal. En ese sentido,
según una investigación realizada por la Facultad de Ciencias y Tecnología de la UMSS:
 “Un corazón es un modelo de tamaño natural de las superficies interiores de la parte. El corazón se inserta
en la cavidad del molde antes del vaciado, para que al fluir el metal fundido, solidifique entre la cavidad del
molde y el corazón, formando así las superficies externas e internas de la fundición. El corazón se hace
generalmente de arena compactada. El tamaño real del corazón debe incluir las tolerancias para
contracción y maquinado lo mismo que el patrón. El corazón, dependiendo de la forma, puede o no requerir
soportes que lo mantengan en posición en la cavidad del molde durante el vaciado. Estos soportes,
llamados sujetadores, se hacen de un metal cuya temperatura de fusión sea mayor que la de la pieza a
fundir.” (Tomado de Procesos de Fundición de Metales)

9.  Fundición en molde permanente
 A diferencia del proceso anterior, la función en molde permanente es un proceso
que tiene como finalidad emplear moldes metálicos que no deban destruirse para
retirar la pieza interna. En ese sentido, los materiales usados para la fundición
pasan por un molde de hierro fundido que busca ser más compacto y eliminar la
necesidad de elaborar moldes que no duren en el tiempo.
 En el caso específico de esta técnica, suele haber mayor control dimensional de las
piezas y la manufactura suele ser mucho más fácil, pero no todos los metales
aplican para someterse al proceso. No obstante, cada vez existen mejores diseños
que amplían las posibilidades del sistema y que favorecen etapas clave como la
solidificación de las piezas y sus propiedades mecánicas.
 Lo invitamos a leer:
Calentamiento por inducción: definición, función y componentes
 Una vez la pieza fundida sale del molde, independientemente del método que se
utilice, el paso a seguir es revisar su calidad, garantizar los acabados finales y en
algunos casos aplicar un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades
metalúrgicas. Una vez finalizado esto, el proceso de fundición se da por
terminado.

10.  Descripción general del proceso de fundición
 El proceso de fundición es un método de fabricación que
produce piezas metálicas con la forma deseada al verter
metal fundido en un molde y solidificarlo y enfriarlo a
temperatura ambiente. Es capaz de producir piezas
complejas e intrincadas, independientemente de sus
tamaños.
 Como resultado, la fundición puede producir piezas de
metal isotrópicas en grandes cantidades, lo que las hace
adecuadas para la producción en masa. Además, para
cumplir con los requisitos específicos del usuario, existen
diferentes tipos de fundición que se diferencian por el
material y el molde utilizado.

11.  Proceso de fundición en arena

12.  La fundición en arena es un proceso de fundición versátil que
se puede utilizar para fundir cualquier aleación metálica,
ferrosa o no ferrosa. Es ampliamente utilizado para la
producción en masa en unidades industriales, como piezas de
fundición de metal para automóviles, como bloques de motor,
culatas, cigüeñales, etc.
 El proceso utiliza un molde que está hecho de materiales a base
de sílice, como arena natural o sintética que forma la superficie
lisa del molde. La superficie del molde tiene 2 partes, tapa (la
mitad superior) y arrastre (la mitad inferior). El metal fundido
se vierte en el patrón usando una taza de vertido y se deja
solidificar para tomar la forma final. Finalmente, se recorta el
metal sobrante para el acabado del producto de fundición de
metal final.

14.  Gravity Die Casting
 La fundición a presión por gravedad, también
conocida como fundición en molde
permanente, utiliza moldes reutilizables hechos
de metal, como acero, grafito, etc., para fabricar
metal y aleaciones metálicas. Este tipo de
fundición de metal puede fabricar varias piezas
como engranajes, carcasas de engranajes,
accesorios de tubería, ruedas, pistones de
motor, etc.

16.  En este proceso, el vertido directo de metal fundido en la
cavidad del molde tiene lugar por efecto de la gravedad. Para
una mejor cobertura, el troquel se puede inclinar para controlar
el llenado. El metal fundido luego se deja enfriar y se solidifica
dentro del molde para formar productos. Como resultado, este
proceso hace que la fundición de materiales como aleaciones de
plomo, zinc, aluminio y magnesio, ciertos bronces y hierro
fundido sea más común.
 Este proceso de fundición funciona con un enfoque de abajo
hacia arriba para llenar el molde, en contraste con otros
procesos de fundición a presión. Aunque, el proceso tiene una
tasa de fundición más alta que la fundición en arena. Pero tiene
un costo relativamente más alto debido a los costosos moldes
de metal. Consulta sus ventajas y desventajas a continuación.

18.  Fundición a presión
 Hay dos tipos de fundición a presión en función de la presión. Es
decir, el fundición a baja presión y fundición a presión a alta presión.
La fundición a presión a alta presión es más popular para la
producción en masa de geometrías complejas que requieren alta
precisión. Mientras que, para la producción de piezas grandes y
simples, la fundición a presión a baja presión es un proceso de
fundición preferible.
 En este tipo de fundición de metales, los metales no ferrosos y las
aleaciones como el zinc, el estaño, el cobre y el aluminio se inyectan
en un molde reutilizable recubierto con un lubricante a alta presión.
Por lo tanto, se mantiene alta presión durante todo el proceso de
inyección rápida para evitar el endurecimiento del metal. Finalmente,
una vez finalizado el proceso, se procede a la extracción de colada y
acabado para eliminar cualquier exceso de material.

20.  La fundición a presión se diferencia de la
fundición a presión por gravedad en el proceso
de llenado del molde. Donde la fundición a
presión utiliza inyección a alta presión de metal
fundido en el molde de metal. Luego, el metal
fundido se solidifica rápidamente para
producir el producto requerido.
 Sus ventajas y desventajas se resumen a
continuación.

22.  Fundición de inversiones
 La fundición de inversión, también conocida como
fundición a la cera perdida, es un proceso que invierte el
patrón de cera con material refractario y un agente
aglutinante para dar forma a un molde cerámico
desechable, y luego se vierte metal fundido en el molde
para hacer piezas fundidas de metal. La fundición a la cera
perdida es un proceso costoso y que requiere mucha mano
de obra y se puede utilizar para la producción en masa o
en fundiciones complejas para producir productos de
fundición de metal que van desde engranajes, baúles de
bicicletas, discos de motos y piezas de repuesto en
máquinas de granallado.

25.  Fundición de yeso
 El proceso de vaciado en yeso es similar al
vaciado en arena, excepto que el molde está
hecho de una mezcla llamada 'yeso de París'.
Debido a la baja conductividad térmica y
capacidad calorífica del yeso, enfría el metal más
lentamente en comparación con la arena, lo que
ayuda a lograr una alta precisión, especialmente
para piezas de sección transversal delgada. Sin
embargo, no es adecuado para materiales
ferrosos de alta temperatura.

26. En particular, mediante el proceso de fundición en molde de yeso se
pueden fabricar piezas pequeñas de 30 gramos, así como piezas grandes de
45 kilogramos. Por ejemplo, la siguiente imagen muestra un componente
fundido de un espesor de sección de 1 mm fabricado mediante este
proceso.

28.  Fundición centrífuga
 La fundición centrífuga, también conocida
como fundición rotatoria, es un proceso de
fabricación industrial de piezas cilíndricas con
fuerzas centrífugas. Este tipo de fundición de
metal utiliza una matriz giratoria precalentada
en la que se vierte el metal fundido. Las fuerzas
centrífugas ayudan a distribuir el metal
fundido dentro de la matriz a alta presión.

30.  Existen tres variaciones de fundición centrífuga; verdadero proceso de
fundición centrífuga, proceso de fundición semicentrífuga y proceso
de fundición centrífuga vertical. La colada semicentrífuga, a diferencia
de la colada centrífuga verdadera, tiene el molde completamente lleno
usando un bebedero. Sin embargo, en la verdadera fundición
centrífuga, el metal fundido se pega a los lados debido a la rotación
continua. Por el contrario, la fundición centrífuga vertical, como su
nombre indica, utiliza el moldeo direccional siguiendo el mismo
proceso que la fundición centrífuga verdadera.
 Por lo general, la fundición centrífuga produce formas rotacionales
como cilindros. En particular, piezas como cojinetes de casquillo,
placas de embrague, anillos de pistón y camisas de cilindro, etc.
Además, el vertido de metal en el centro del molde ayuda a reducir
defectos como orificios de soplado, encogimiento y bolsas de gas. Sin
embargo, no es adecuado para todo tipo de aleaciones metálicas.

32.  Fundición de espuma perdida
 El método de fundición de espuma perdida es
similar a la fundición de inversión con la
diferencia de que utiliza espuma para el patrón
en lugar de cera. Una vez que se forma el
patrón, se realiza el recubrimiento con una
cerámica refractaria mediante inmersión,
recubrimiento, rociado o cepillado. Luego, el
metal fundido se vierte en el molde para
formar el producto deseado.

34.  Esta técnica se puede utilizar para varios materiales
como acero aleado, acero al carbono, hierro fundido
aleado, aleación ferrosa, etc. En particular, productos
como carcasas de bombas, bocas de incendios,
válvulas y accesorios se fabrican mediante el proceso
de fundición a la espuma perdida.
 La fundición de espuma perdida posee numerosas
ventajas que incluyen alta precisión y producción de
alta precisión. Sin embargo, existen algunas
limitaciones de este proceso que lo hacen
inadecuado para aplicaciones de bajo volumen.

36.  Fundición al vacío
 Fundición al vacío, como sugiere el nombre, es el tipo
de fundición donde la producción ocurre bajo una
presión de vacío de 100 bar o menos para expulsar los
gases de la cavidad del molde. En este proceso, el
metal fundido se vierte en la cavidad del molde
dentro de una cámara de vacío para eliminar las
burbujas y las bolsas de aire. La evacuación por vacío
de la cavidad de la matriz reduce el atrapamiento de
gases dentro de la cavidad durante el proceso de
inyección de metal. Finalmente, el metal se cura en
una cámara de calentamiento y se retira del molde.

38.  El proceso de fundición a presión al vacío es
popular en varias industrias, incluidas la
automotriz, la aeroespacial, la electrónica, la
marina, las telecomunicaciones, etc. Como
resultado, algunos componentes fabricados
mediante este proceso de fabricación incluyen
componentes de chasis estructurales y partes
de carrocerías de automóviles.

40.  estrujar fundición
 La forja líquida o la fundición por compresión
es un proceso híbrido de formación de metales
que combina la fundición en molde
permanente y la forja en matriz en un solo
paso. En este proceso, se inyecta una cantidad
específica de aleación de metal fundido en un
molde y se aplica presión para darle forma.
Luego, la pieza de metal se calienta a la
temperatura de fusión y se extrae de la matriz.

42.  En particular, la fundición a presión es un proceso de
fundición potencial para piezas críticas para la seguridad
en sistemas automotrices. Por ejemplo, juntas de marcos
espaciales, manguetas de dirección delanteras de
aluminio, marcos de chasis, soportes o nodos.
 Este tipo de fundición de metales combina los beneficios
de los procesos de fundición y forja. Por ejemplo, la alta
presión aplicada durante la solidificación ayuda a
prevenir la contracción y las porosidades. Sin embargo,
debido a los requisitos específicos de herramientas, no es
tan popular como otros procesos de fundición para la
producción en masa.

44.  Audiciones continuas
 Como sugiere su nombre, permite la
producción en masa constante de perfiles
metálicos con una sección transversal
constante. Este tipo de fundición es popular en
la producción de barras de acero. Además, la
colada vertical crea coladas semicontinuas
como palanquillas, lingotes, barras, etc.

46. En este proceso, el metal fundido se vierte
a una velocidad calculada en un molde de
extremo abierto enfriado por agua que
permite que se forme una superficie de
metal sólido sobre el metal líquido en el
centro. La solidificación del metal, por lo
tanto, ocurre de afuera hacia adentro.
Después de que finaliza este proceso, las
hebras de metal se pueden extraer
continuamente del molde. Se pueden
cortar longitudes predeterminadas de
productos con cizallas mecánicas o
sopletes de oxiacetileno móviles.
Generalmente, los productos creados
mediante colada continua son
homogéneos, consistentes y densos. Sin
embargo, también limita su uso a este tipo
de aplicaciones. Algunas otras ventajas y
desventajas son:

48.  Moldeado de concha
 Shell molding es un proceso de fundición de
moldes desechables. Es similar al proceso de
fundición en arena, excepto que la capa de
arena endurecida forma la cavidad del molde
en lugar de un matraz de arena. La arena que
se usa es más fina que la que se usa en la
fundición en arena y se mezcla con una resina
para que pueda tratarse térmicamente y
endurecerse en la carcasa que rodea el patrón.

50.  El moldeado de carcasas fabrica productos
industriales, por ejemplo, carcasas de cajas de
cambios, bielas, botes pequeños, capotas de
camiones, cabezas cilíndricas, árboles de levas,
cuerpos de válvulas, etc.
 Los productos de fundición poseen un buen
acabado superficial y precisión dimensional. Sin
embargo, la limitación de este tipo de fundición
incluye la limitación de tamaño y peso de las
piezas. Algunas otras ventajas y desventajas son:

52.  Pasos básicos de la producción de fundición diferente
 En su mayoría, los procesos de fundición siguen algunos pasos básicos como la creación de patrones, fabricación de
moldes, selección y vertido de aleaciones metálicas y, finalmente, el acabado de la pieza fundida.
 Haciendo patrones
 Para crear un patrón, es importante determinar la forma del molde. Para ello, los materiales utilizados son cera, arena,
plástico o incluso madera.
 Fabricación de moldes
 A continuación, existe el requisito de crear diferentes tipos de moldes para la fundición. El molde de un solo uso se
puede hacer con arena, yeso o concha de cerámica. Cada uno de ellos tiene un método de producción diferente. Además,
los patrones hechos de espuma o cera se queman en un horno.
 Elija aleaciones de metal
 Las fundiciones de metal se producen a partir de aleaciones ferrosas o no ferrosas. Las aleaciones son una mezcla
química de elementos con propiedades mecánicas que son mejores para las aplicaciones finales de fundición. Donde, las
aleaciones ferrosas incluyen acero, hierro maleable y hierro gris. Mientras que los metales no ferrosos incluyen
aleaciones de aluminio, bronce y cobre.
 Derretir y verter la aleación.
 Después de la selección de las aleaciones metálicas, el siguiente paso es el vertido del metal en el molde. El proceso
implica colocar un metal sólido sobre un crisol y calentarlo con una llama abierta o dentro del horno hasta que se derrita.
Para fundición pequeña, es posible verter el metal fundido directamente desde el crisol. Sin embargo, las fundiciones
más grandes pueden requerir la transferencia de metal a una cuchara más grande antes de verterlo en el molde.
 Máquinas de acabado
 Después de la solidificación, el producto de fundición se retira y acabado de superficies metalicas se hace en él. Además,
el proceso de acabado puede incluir la eliminación del exceso de material mediante fregado o mecanizado para material
de desecho más grande.