Métodos de Moldeo en Fundición

Una primera clasificación de los métodos de moldeo se basa en la forma de realizarlos:

Moldeo Manual

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 estas 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, los métodos manuales se sustituyen por los mecánicos para la elaboración de moldes y machos. Esto ofrece las siguientes ventajas:

1. No se necesita personal especializado.
2. Se optimiza el uso del personal especializado, liberándolo de operaciones auxiliares.
3. El operario adquiere rápidamente la habilidad de elaborar moldes a máquina, a diferencia del aprendizaje manual, que es más lento.
4. Permite obtener piezas de forma complicada con precisión y rapidez.
5. Se pueden obtener piezas con espesores muy pequeños.
6. Los moldes adquieren una mayor resistencia, mejorando el acabado de las piezas.
7. Se facilita la operación de desmoldeo sin deteriorar el molde, ahorrando gastos de reparación.
8. Se disminuye el número de piezas defectuosas y se mejora la calidad.

Moldeo en Moldes Metálicos (Coquillas)

Los moldes metálicos, también llamados coquillas, sustituyen ventajosamente a los de arena cuando se fabrican grandes series de una misma pieza. Las coquillas se componen de dos partes principales:

• El cuerpo del molde.
• Los machos o núcleos, que reproducen los huecos o entrantes de las piezas y pueden ser metálicos o de arena.

El material más utilizado para fabricar el cuerpo del molde es la fundición gris de grano fino. La duración de la coquilla depende de:

• La clase de material empleado en su fabricación.
• El material que se moldea.
• El cuidado en su fabricación.

Un molde bien fabricado y utilizado puede resistir la fundición de 10,000 a 40,000 piezas sin retoques importantes.

Las principales ventajas del moldeo en coquilla son:

• Mayor precisión en las cotas de las piezas en comparación con el moldeo en arena.
• Menores contracciones lineales.
• Requiere menos espacio y manejo de materiales que el moldeo en arena.
• Resulta más económico que el moldeo en arena para series de más de 1,000 piezas.

Los inconvenientes son:

• El elevado coste de las coquillas y accesorios.
• El elevado 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.
• La reproducción fiel de los detalles más finos.
• La eliminación de la porosidad en las secciones macizas de la pieza.

La presión debe ser mayor cuanto mayor sea la tendencia de la aleación a presentar sopladuras. Las piezas, después de eliminado el bebedero, quedan completamente terminadas y no necesitan mecanizado posterior. La estructura del metal es de grano fino y las características mecánicas, muy elevadas.

Moldeo en Cáscara

Consiste en obtener un molde con una delgada cáscara de arena de sílice aglomerada con resinas sintéticas termoestables, depositándola sobre una placa modelo metálica calentada. Este proceso se realiza en máquinas que ejecutan las siguientes operaciones:

1. Calientan la placa modelo a unos 200ºC.
2. Pulverizan sobre la placa un agente de desmoldeado a base de siliconas para facilitar el desmoldeo.
3. Colocan la placa modelo sobre un dispositivo parcialmente lleno de la mezcla de arena y resinas.
4. Se invierte el depósito, cayendo la arena sobre la placa modelo y comenzando a formarse la cáscara.
5. Se gira el depósito a su posición original, con lo que la arena no aglomerada cae al depósito, quedando en contacto con la placa modelo la cáscara.
6. Se lleva la placa con la cáscara a una estufa para el endurecimiento final, calentándola a 350-450ºC durante 2 minutos.

Moldeo a la Cera Perdida

Se realiza de la siguiente manera:

1. Se hace un modelo de cera del objeto a moldear.
2. Se recubre el modelo con una capa gruesa de yeso y arena de sílice mezclada.
3. Después de secarse al aire, el modelo de cera con su envoltura se cuece en un horno. La cera se funde y el recubrimiento forma el molde, reproduciendo con gran exactitud la superficie exterior del modelo de cera.

Este proceso se emplea para la fabricación de piezas pequeñas en serie, obteniendo un excelente acabado superficial y gran precisión, lo que hace innecesario el mecanizado posterior. Se pueden fabricar:

• Fresas.
• Tijeras e instrumental quirúrgico con aceros martensíticos.
• Pequeños imanes de forma complicada.
• Piezas de maquinaria textil, de armas, de motores, etc.

Las limitaciones de este procedimiento son el coste elevado y la limitación del tamaño de las piezas (generalmente, menor de 500 gramos, aunque se han llegado a obtener piezas de hasta 20 kg). La gran mayoría no sobrepasa los 30 gramos.

Colabilidad

Aunque los conductos del sistema de distribución estén perfectamente diseñados, existe la posibilidad de que el metal comience a solidificar antes de llenar por completo el molde, especialmente en las partes más delgadas. Para evitar esto, la aleación debe tener una colabilidad adecuada, que es su aptitud para llenar por completo la cavidad del molde. La colabilidad depende de:

• La cantidad de calor que puede perder el metal antes de solidificar (temperatura de sobrecalentamiento).
• Las condiciones de enfriamiento del metal en el molde.
• La velocidad de la colada.

Inspección de las Piezas Fundidas

Los métodos de inspección más comunes son:

• Examen visual: Se realiza inmediatamente después del desmoldeo para detectar defectos visibles.
• Control de dimensiones: Con calibres especiales (series grandes) o mesa de trazado (series pequeñas).
• Prueba de sonoridad: Se golpea la pieza colgada con un mazo de madera; el sonido indica si está rota o no.
• Ensayos no destructivos: Partículas magnéticas, líquidos penetrantes, rayos X y ultrasonidos.
• Examen metalográfico: Determina el tamaño de grano y las microporosidades.
• Ensayos mecánicos: Dureza, tracción, flexión, fatiga, etc.
• Análisis químico: Verifica si la composición está dentro de los límites deseados.
• Acabado superficial: Se valora con un rugosímetro.