La guía definitiva sobre la fundición de metales: conocimientos básicos que debe conocer

Introducción a la fundición de metales

Fundición de metal es un proceso fundamental de fabricación que ha moldeado la civilización humana durante milenios. Consiste en verter metal fundido en un molde, donde se enfría y solidifica para adoptar una forma específica. Esta técnica constituye la base de la industria moderna de fabricación de maquinaria, produciendo componentes que van desde bloques de motor automotriz hasta esculturas artísticas intrincadas.

La versatilidad de la fundición radica en su capacidad para crear geometrías complejas que resultan difíciles o antieconómicas de lograr mediante otros métodos, como la forja o la soldadura. Ya sea en aplicaciones residenciales o en campos industriales pesados, las piezas fundidas de metal están presentes en todas partes.

Una breve historia de la fundición de metales

Los orígenes de la fundición de metales se remontan a la antigüedad. La fundición de hierro más antigua que aún se conserva en el mundo es la "Cast Jin Ding" fue descubierto en China y data del año 513 a. C. Este artefacto, que pesa aproximadamente 270 kg, demuestra que los fundamentos de la metalurgia férrea ya se conocían hace más de 2.500 años.

En Europa, la producción de fundición de hierro comenzó alrededor del siglo VIII d. C. La adopción del hierro fundido amplió significativamente la aplicación de productos metálicos. Entre los siglos XV y XVII, países como Alemania y Francia empezaron a instalar tuberías de hierro fundido para suministrar agua potable a los residentes, lo que evidenció la utilidad de este material en infraestructuras.

La Revolución Industrial del siglo XVIII marcó un punto de inflexión. Con el rápido desarrollo de las máquinas de vapor, las máquinas textiles y los ferrocarriles, la demanda de componentes de hierro resistentes y fabricables en masa experimentó un fuerte aumento. Esta época transformó la fundición de un oficio artesanal en un servicio industrial fundamental.

La evolución de la tecnología de fundición en el siglo XX

El siglo XX presenció avances sin precedentes en la tecnología de fundición. Dos factores principales impulsaron este rápido desarrollo:

1. Demanda de materiales de alto rendimiento: Las nuevas tecnologías requerían piezas fundidas con propiedades mecánicas y físicas superiores, manteniendo al mismo tiempo una buena maquinabilidad.

2. Innovación intersectorial: El crecimiento de las industrias química, de instrumentación y mecánica creó condiciones favorables para la innovación en fundiciones. La invención del microscopio electrónico, por ejemplo, permitió a los metalúrgicos explorar el mundo microscópico de los metales, lo que condujo a una comprensión más profunda de las estructuras cristalinas y del comportamiento de los materiales.

En este período se inventaron y perfeccionaron aleaciones superiores, entre ellas:

• Hierro Dúctil

• Fundición maleable

• Acero inoxidable de bajo carbono

• Aleaciones avanzadas de aluminio, cobre y magnesio

• Superaloyes de alto rendimiento a base de titanio y níquel

Además, nuevos procesos como el inoculación de fundición gris mejora drástica de las propiedades del material, lo que otorga a las piezas fundidas una mayor adaptabilidad que nunca antes.

Técnicas y procesos modernos de fundición

Hoy en día, la fundición se divide generalmente en dos categorías principales: fundición ordinaria y fundición especial .

1. Fundición ordinaria en arena

Este método tradicional sigue siendo ampliamente utilizado e incluye:

• Moldeo en Arena Verde: Uso de una mezcla de arena, arcilla y agua.

• Moldeo en arena seca: Uso de moldes horneados para mayor resistencia.

• Arena químicamente ligada: Uso de resinas o aglutinantes que se endurecen a temperatura ambiente.

2. Métodos especiales de fundición

La fundición especial utiliza distintos materiales para los moldes con el fin de lograr una mayor precisión o propiedades específicas:

• Moldes de material mineral: Esta categoría utiliza arenas naturales o sintéticas y cerámicas. Ejemplos incluyen fundición por inversión (fundición a la cera perdida), moldeo de cáscara , moldeo de cerámica , y fusión al vacío .

• Moldes metálicos: Esta categoría utiliza matrices permanentes fabricadas en metal. Los procesos clave incluyen colada a Presión , fundición centrífuga , fundición continua , y fundición a baja presión .

Las tres partes básicas del proceso de fundición

Independientemente del método utilizado, el proceso de fundición se puede dividir en tres etapas fundamentales:

1. Preparación del metal (la aleación): El metal se prepara como una aleación específica (hierro fundido, acero fundido o aleaciones no ferrosas) para lograr las propiedades mecánicas deseadas.

2. Preparación del molde: El molde se fabrica para conformar la forma externa de la pieza fundida. Se pueden utilizar núcleos para crear cavidades internas.

3. Alimentación y limpieza: Una vez que el metal se ha solidificado, la pieza fundida se extrae del molde. A continuación, se lleva a cabo un proceso de limpieza eliminar retenes, bebederos y rebabas utilizando equipos como máquinas de granallado y herramientas de corte. Algunas piezas fundidas pasan luego por procesamiento Post-Fundición tratamientos como el tratamiento térmico, el tratamiento superficial anticorrosivo o el mecanizado preliminar.

Ventajas y aplicaciones de la fundición de metales

La fundición suele ser el método más económico para crear formas brutas, especialmente en piezas complejas, donde su rentabilidad resulta más evidente.

Principales aplicaciones incluyen:

• Automotriz: Bloques de motor y culatas.

• Marino: Hélices de barcos.

• Aeroespacial: Componentes de turbinas de gas de aleación a base de níquel, que resultan difíciles de mecanizar mediante cualquier otro método.

• Arte y arquitectura: Esculturas intrincadas y herrajes decorativos.

Este proceso ofrece ventajas únicas: es adecuado para una gama prácticamente ilimitada de tipos de metales y tamaños de piezas. Asimismo, las piezas fundidas ofrecen una excelente resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y amortiguación de vibraciones: propiedades que, en ocasiones, no pueden lograrse mediante forja, laminación ni soldadura.

El futuro de la fundición de metales

La industria de la fundición sigue evolucionando. Las tendencias actuales exigen piezas fundidas con:

• Mayor rendimiento general y mayor precisión.

• Menor peso y acabados superficiales más lisos.

• Mayor eficiencia energética y mayor sostenibilidad ambiental.

Para satisfacer estas exigencias, la industria se centra en el desarrollo de nuevas aleaciones, la refinación de los procesos metalúrgicos y la introducción de la automatización. La robótica y el diseño y fabricación asistidos por ordenador (CAD/CAM) se están volviendo cada vez más habituales en la producción y la gestión.

Gracias a las mejoras continuas en los ensayos electrónicos y el control de calidad, los ingenieros de fundición obtienen una comprensión más profunda de la cristalización de los metales, lo que conduce a una mejora de la calidad interna. Como resultado, las piezas fundidas de metal están preparadas para un desarrollo aún mayor y una aplicación más amplia en el futuro.