Conformación por Moldeo: Un Proceso Clave en la Fabricación de Piezas Metálicas
El moldeo, también conocido como fundición o colada, es un proceso de conformado que se basa en la fusión de metales. Este proceso implica una serie de operaciones mediante las cuales se crea un molde, ya sea de arena, metal o material refractario, que reproduce la forma de la pieza deseada. Posteriormente, se vierte el metal fundido en el molde y se deja enfriar hasta que solidifica completamente.
La principal ventaja de este proceso tecnológico radica en su capacidad para fabricar piezas de formas complejas de manera fácil y económica. Ejemplos de estas piezas incluyen bloques de cilindros, culatas de motores de explosión, carburadores y bancadas de máquinas y herramientas. Estas piezas serían muy difíciles o imposibles de obtener mediante otros métodos. Además, el moldeo permite el uso de metales o aleaciones que no son aptos para el conformado por deformación o soldadura, como la fundición gris.
Operaciones Fundamentales del Moldeo
Para llevar a cabo el proceso de moldeo, se requieren tres tipos de operaciones fundamentales:
1. Operaciones de Fusión
La fusión de metales y aleaciones se realiza en diferentes tipos de hornos, cada uno adecuado para un metal o aleación específica. Las temperaturas de fusión deben estar dentro de ciertos límites: superiores a una temperatura mínima para asegurar la fluidez del metal fundido, e inferiores a una temperatura máxima para evitar el quemado del metal y la pérdida por vaporización u oxidación.
2. Operaciones de Moldeo y Desmoldeo
Estas operaciones comienzan con la preparación del molde. Primero, se crea una reproducción de la pieza deseada, llamada modelo. Luego, este modelo se coloca en una caja de moldeo, se llena de arena y se apisona firmemente. Posteriormente, se retira el modelo, dejando el hueco de la pieza a reproducir. En este molde se vierte el metal fundido en una operación llamada colado. Una vez enfriado el metal, se abre o rompe el molde y se extrae la pieza. Esta última operación se denomina desmoldeo.
3. Operaciones de Acabado
Finalmente, se procede a limpiar la arena de las piezas y a romper los conductos por donde se ha vertido el metal, que han quedado adheridos a las piezas. De esta manera, la pieza queda lista para su uso o para un mecanizado posterior.
Los metales y aleaciones comúnmente utilizados en la fundición incluyen hierro, cobre, aluminio, magnesio, zinc, sus aleaciones y aleaciones antifricción. Aunque teóricamente cualquier metal puede ser moldeado, en la práctica se seleccionan los más adecuados, e incluso existen aleaciones diseñadas específicamente para este proceso, como la mayoría de las aleaciones de cobre.
Moldeo en Arena: Un Método Tradicional y Eficaz
El uso de moldes de arena o mineral se remonta a tiempos prehistóricos. Aunque las operaciones básicas no han cambiado significativamente, se ha incorporado maquinaria para facilitar las tareas más complejas. A pesar de la automatización, los conceptos fundamentales del moldeo en arena se mantienen. Este método sigue siendo el más utilizado en la actualidad, además de ser el más antiguo.
En este proceso, el molde es la cavidad que reproduce la forma exterior de la pieza que se va a fundir. Se crea comprimiendo arena de moldeo sobre el modelo, que luego se retira. Si el molde se llena con metal fundido, se obtiene una pieza maciza. Para crear piezas huecas, se utilizan piezas especiales llamadas machos o noyos, que son bloques macizos de arena u otro material cuya forma exterior corresponde a la forma interior que se desea reproducir.
Placas Modelo: Elemento Clave en el Moldeo Mecánico
Las placas modelo suelen consistir en un modelo metálico, de madera, yeso o plástico, montado sobre una placa metálica. Los modelos metálicos son preferidos por su durabilidad, mayor exactitud y superficies más lisas. Son un componente esencial en el moldeo mecánico.
Cajas de Moldeo: Contenedores para la Arena del Molde
Las cajas de moldeo son marcos de madera, aluminio, fundición o acero, de diversas formas y dimensiones, diseñados para contener la arena del molde. Se componen de una parte superior y una inferior, o fondo, equipadas con espigas o clavijas para asegurar su posición durante el moldeo. Si hay más de dos partes, las adicionales se denominan intermedias o aros. Las paredes de estas cajas suelen tener agujeros o ranuras, especialmente si son grandes, para facilitar la salida de gases del molde y reducir su peso.
Arenas de Moldeo: Material Fundamental para Moldes y Machos
Las arenas silicoaluminosas, también conocidas como tierras de moldeo, son el material más utilizado para la fabricación de moldes y machos. Están compuestas químicamente por cuarzo, arcilla, cal y feldespato. Todas las arenas naturales contienen un porcentaje variable de agua, generalmente inferior al 10%, aunque lo ideal es que esté entre el 5% y el 7%. Un porcentaje menor de agua puede disminuir la resistencia mecánica de la arena, con el riesgo de que se desprendan porciones del molde y formen inclusiones en la pieza fundida. Un porcentaje mayor de agua puede aumentar el volumen de vapor producido dentro del molde, incrementando el riesgo de poros y sopladuras.