Conformación por Moldeo

El método llamado por fundición o colada es un proceso de conformación basado en la fundición de los materiales. Consiste en una serie de operaciones mediante las cuales se obtiene un hueco o molde de arena, metal o material refractario que reproduce la forma de la pieza que se desea fabricar, en el cual se vierte o cuela el material fundido, dejándolo enfriar hasta que solidifica completamente. Como proceso tecnológico, su principal ventaja consiste en que con su ayuda se pueden fabricar con facilidad y economía piezas de formas muy complicadas, como bloques de cilindros, culatas de motores de explosión, carburadores, bancadas, etc., que son muy difíciles o imposibles de obtener por otros métodos.

Permite además el empleo de metales y aleaciones que no son aptos para conformado por deformación o soldadura, como la fundición gris.

Operaciones Fundamentales

Para realizar este tipo de conformado son necesarias tres clases de operaciones fundamentales:

1. Operaciones de fusión: La fusión de los metales y aleaciones se realiza en distintos tipos de hornos, cada uno de los cuales es adecuado para cada metal o aleación a temperaturas comprendidas entre ciertos límites, mayores que la mínima para que el metal tenga fluidez y menores que la máxima para evitar el quemado del metal y la pérdida del mismo por vaporización u oxidación.
2. Operaciones de molde y desmoldeo: Comprende, en primer lugar, la preparación del molde y hacer una reproducción de la pieza que se desea fabricar, que se llama modelo. Después de colocar este modelo en una caja de moldeo, se llena de arena y se aprisiona fuertemente. Se retira el modelo posteriormente y queda el hueco de la pieza a reproducir. Esta operación se llama desmoldeo.
3. Operaciones de acabado: Se procede a limpiar la pieza de arena y a romper los conductos por donde se ha vertido metal y han quedado adheridos a la pieza. Después de esto, queda totalmente lista para un mecanizado posterior.

Aunque teóricamente se puede moldear cualquier metal, normalmente solo se moldean los más adecuados para ser conformados por este proceso, y existen aleaciones concebidas especialmente para ello, como casi todos los de cobre.

Moldeo en Arena

Desde tiempos prehistóricos se han usado moldes de arena o minerales. Las operaciones básicas no han cambiado, simplemente se ha agregado maquinaria para hacer las tareas difíciles, y aunque se automatice el equipo, los conceptos básicos no han cambiado. En este proceso se llama molde a la cavidad que reproduce la forma exterior de la pieza que se va a fundir. Se obtiene generalmente comprimiendo arena sobre el modelo, el cual se retira después. Por lo tanto, si el molde que con él se obtiene se llena con metal fundido, obtenemos una pieza maciza. Si ha de ser hueca, para obtener las cavidades se necesita colocar otras piezas especiales denominadas machos o noyos, que no son más que bloques macizos de arena u otro material cuyo exterior es la forma interior que queremos reproducir.

• Placas modelo: Por lo general, constan de un modelo metálico, de madera, yeso o plástico montado sobre una placa metálica. Los metálicos tienen la ventaja de ser los más duraderos, de mayor exactitud y suministran superficies más lisas.
• Arenas de moldeo: Las arenas silicoaluminosas, denominadas tierras de moldeo, son el material que más se emplea para la fabricación de moldes y machos. Están compuestas químicamente por cuarzo, arcilla, cal y feldespatos.

Métodos de Moldeo

Una primera clasificación sería por la forma de realizarlo.

• Moldeo a mano: Como su nombre indica, todas las operaciones son manuales. Requiere personal muy cualificado y solo es adecuado para obtener un número muy reducido de piezas o cuando las piezas son muy complicadas y no se puede utilizar el moldeo mecánico.
• Moldeo mecánico: En los talleres de fundición de gran producción y producción en serie, para la elaboración de moldes y machos se sustituyen los métodos manuales por los mecánicos, con las siguientes ventajas: no necesita personal especializado, se puede utilizar de forma más racional al personal especializado, ya que se le libera de una serie de operaciones auxiliares; posibilita que el operario adquiera con rapidez la habilidad de elaborar los moldes a máquina, mientras que el aprendizaje manual es más lento.

Moldeo en Moldes Metálicos

Los moldes metálicos, también llamados coquillas, sustituyen ventajosamente a los de arena cuando se trata de fabricar grandes series de una misma pieza. Los inconvenientes son: el elevado costo de las coquillas y de los accesorios, y el tiempo y coste de la puesta a punto de la fabricación de cada pieza.

Moldeo en Coquilla por Presión

Difiere del moldeo en coquilla por gravedad en que el metal en estado líquido o pastoso se introduce en el hueco del molde bajo presión. Esto favorece el rápido llenado del molde y la reproducción fiel a sus más finos detalles.

Moldeos Especiales

Moldeo en Cáscara

Consiste en esencia en obtener un molde con una delgada cáscara de arena de sílice aglomerada con resinas sintéticas termoestables, depositándola sobre una placa modelo metálica calentada a temperatura conveniente.

Este proceso se realiza en máquinas que ejecutan las siguientes operaciones:

Calientan la placa modelo a unos 200 ºC. Se lleva la placa, con la cáscara pegada a él, a una estufa donde se termina el endurecimiento de la misma, calentándola a una temperatura entre 350 y 450 ºC durante 2 minutos.

Moldeo a la Cera Perdida

Se realiza de la siguiente manera:

Se hace un modelo en cera del objeto que se ha de moldear.

Para que esto no suceda, la aleación debe tener una colabilidad adecuada, entendiéndose por tal su mayor o menor aptitud para llenar por completo la cavidad del molde. Depende también de las condiciones de enfriamiento del metal en el molde y de la velocidad de colada.

Inspección de las Piezas Fundidas

Los métodos más concurrentes son:

• Examen visual: Se debe realizar inmediatamente después del desmoldeo para evitar gastos de limpieza en piezas con defectos visibles.
• Control de dimensión: Con calibres especiales si la serie es grande, o en una mesa de trazado si es pequeña.
• Ensayos no destructivos: Se utilizan métodos de partículas magnéticas, líquidos penetrantes, rayos X y ultrasonidos.
• Examen metalográfico: Con microscopios para determinar el tamaño del grano y las microporosidades.
• Ensayos mecánicos: Como por ejemplo dureza, flexión, tracción, fatiga, etc.
• Análisis químico: Para ver si la composición es correcta.