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Fundición en arena no utiliza un molde que dure para siempre. En la fundición en arena, los trabajadores hacen un molde de arena nuevo para cada pieza. La fundición en molde permanente utiliza un molde de metal que puede utilizarse muchas veces. El método del molde permanente produce piezas con una superficie lisa y características resistentes. Cada proceso de fundición de metal tiene sus propios pasos. Los moldes permanentes duran mucho tiempo, pero los moldes de arena se cambian después de cada uso.
Principales conclusiones
- La fundición en arena utiliza un molde de arena nuevo para cada pieza. Esto lo hace flexible y barato para trabajos pequeños o personalizados.
- La fundición en molde permanente utiliza un molde metálico resistente que puede utilizarse muchas veces. Sirve para fabricar muchas piezas con superficies lisas y gran resistencia.
- La fundición en arena es buena para formas grandes o complicadas y muchos metales. Pero da superficies más rugosas y necesita más trabajo de acabado.
- La fundición en molde permanente permite fabricar piezas más rápidamente, con mayor precisión y resistencia. Pero al principio cuesta más y es mejor para fabricar muchas piezas.
- Elegir el método de fundición adecuado depende del tamaño, la forma, el número de piezas que necesite, el acabado de la superficie y el presupuesto. Así obtendrá la mejor calidad y el mejor precio.
Fundición en arena
Proceso
La fundición en arena fabrica piezas metálicas en varios pasos. En primer lugar, los trabajadores hacen un patrón que se parece a la pieza. El patrón es un poco más grande porque el metal se contrae al enfriarse. Los trabajadores ponen arena alrededor del patrón para hacer dos mitades del molde. Estas mitades se denominan "cope" y "drag". Sacan el patrón y juntan las mitades del molde. El metal caliente se vierte en el molde a través de unos conductos especiales. El metal se enfría y se endurece dentro de la arena. Cuando el metal está sólido, los trabajadores rompen el molde para sacar la pieza. Cortan los trozos de metal sobrantes para terminar la pieza.
Un proceso normal de fundición en arena consta de estos pasos:
- Patronaje
- Fabricación de moldes
- Sujeción
- Vertido de metal fundido
- Enfriamiento y solidificación
- Shakeout (romper el molde)
- Recorte y acabado
Hoy en día, las fundiciones utilizan nuevas herramientas, como machos de arena impresos en 3D. También utilizan programas informáticos para mejorar las piezas. La fundición en arena es buena para el medio ambiente porque la arena y el metal pueden volver a utilizarse.
Características del moho
En la fundición en arena, el molde se hace con arena moldeada según un patrón. Los moldes de arena no cuestan mucho de hacer. Es fácil cambiar el diseño si es necesario. Con la arena se pueden hacer formas grandes o pequeñas. Los moldes de arena funcionan con muchos metales como el acero, el aluminio y el titanio. A veces, se mezcla arcilla o resina para que la arena sea más resistente. Las características del molde, como la resistencia en verde y la fluidez, ayudan a que la pieza tenga el tamaño y la forma adecuados. Cada molde de arena se utiliza una sola vez, por lo que se necesita uno nuevo para cada pieza.
Consejo: Los moldes de arena son ideales para fabricar piezas con paredes finas u orificios especiales.
Aplicaciones típicas
La fundición en arena se utiliza en muchos trabajos porque es flexible y no demasiado cara. Las empresas automovilísticas utilizan el moldeo en arena para bloques de motor y otras piezas complicadas. Los fabricantes de aviones la utilizan para pequeños lotes de piezas de magnesio y aluminio. La fundición en arena también ayuda a fabricar instrumentos musicales, máquinas, muebles y joyas.
- Automoción: bloques de motor, culatas, cajas de transmisión
- Aeroespacial: carcasas de pared delgada, soportes y componentes de refrigeración
- Industrial: bombas, válvulas y piezas de maquinaria pesada
- Otros: esculturas, artículos deportivos, aparatos de iluminación y juguetes
Un nuevo estudio ha descubierto que los insertos de moldes de arena impresos en 3D pueden poner códigos en las piezas. Estos códigos ayudan a las empresas a hacer un seguimiento de cada pieza y detectar problemas. Esto facilita el seguimiento de las piezas a lo largo de la cadena de suministro y la corrección de errores.
La fundición en arena es buena para fabricar piezas complicadas a un precio más bajo. Funciona bien para cantidades pequeñas o medianas de piezas.
Fundición en molde permanente
Proceso
La fundición en molde permanente utiliza un molde de metal resistente una y otra vez. Los trabajadores vierten metal caliente, como aluminio, en el molde. El molde está hecho de metales resistentes como el acero o el hierro fundido. Estos metales no se agrietan por calentarse y enfriarse muchas veces. La gravedad ayuda a llenar el molde, por lo que se denomina fundición por gravedad. El molde enfría el metal rápidamente y forma una pieza lisa. Cuando el metal se endurece, los trabajadores abren el molde y sacan la pieza. El molde puede volver a utilizarse con poca limpieza.
- La fundición en molde permanente utiliza moldes que pueden utilizarse muchas veces.
- Los moldes se fabrican con metales que se funden a altas temperaturas.
- Este proceso funciona mejor con metales como el aluminio.
- Los moldes se fabrican con máquinas CNC u otras herramientas de conformado de metales.
- El proceso puede utilizar máquinas para ayudar a fabricar muchas piezas rápidamente.
- Con la impresión 3D pueden fabricarse moldes o núcleos especiales para formas duras.
Características del moho
Un molde permanente puede durar cientos o miles de usos. Los materiales del molde, como el acero o las aleaciones de cobre, pueden soportar el metal caliente. El molde enfría el metal rápidamente y hace que la pieza sea resistente y lisa. El molde tiene caminos especiales para que se muevan el metal y el aire. Las pinzas sujetan el molde durante la fundición. Los programas informáticos ayudan a diseñar mejores moldes. El molde enfría bien el metal, por lo que la pieza es fuerte y tiene granos pequeños.
Nota: Los moldes permanentes conservan bien su forma, por lo que todas las piezas tienen el mismo aspecto.
Aplicaciones típicas
La fundición en molde permanente se utiliza cuando muchas piezas deben tener el mismo aspecto. Los fabricantes de automóviles la utilizan para ruedas, pistones y engranajes. Los fabricantes de aviones la utilizan para piezas ligeras como soportes. También se fabrican piezas para bombas, luces y equipamiento deportivo. La fundición en molde permanente es la mejor para fabricar muchas piezas buenas a la vez.
Diferencias clave: Fundición en arena frente a molde permanente
Tipo de molde
La fundición en arena utiliza un molde de arena. Los trabajadores hacen un molde de arena nuevo para cada pieza. Esto facilita el cambio de diseño. Los moldes de arena sirven para piezas grandes o pequeñas. El molde de arena se tira después de un uso. La fundición en molde permanente utiliza un molde de metal. El molde de metal puede utilizarse muchas veces. Está hecho de acero u otros metales resistentes. El molde metálico mantiene su forma durante mucho tiempo. La siguiente tabla muestra cómo los métodos de fundición se diferencian en el tipo de molde, la tolerancia y el coste:
| Proceso de fundición | Tipo de molde | ISO 8062 Grado CT | Tolerancia lineal (% de dimensión) | Tolerancia en 100 mm (mm) | Acabado superficial (Ra, µm) | Gama de costes de utillaje (USD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Colada en arena verde | Molde fungible | CT11-CT14 | ±0,5-2,0% | ±0.5-2.0 | 6-12 | Bajo (< $500 por patrón) |
| Arena aglomerada químicamente | Molde fungible | CT9-CT12 | ±0,3-1,2% | ±0.3-1.2 | 3-6 | Moderado |
| Fundición a presión (cámara caliente y fría) | Molde reutilizable | CT1-CT4 | ±0,05-0,3% | ±0.05-0.3 | 0.5-1.5 | Muy alto ($10.000-$200.000) |
| Fundición por gravedad y baja presión | Molde reutilizable | CT2-CT6 | ±0,1-0,5% | ±0.1-0.5 | 1-4 | Alta |
Nota: La fundición en arena utiliza moldes que se usan una vez. La fundición en molde permanente utiliza moldes metálicos que duran mucho tiempo. Los moldes metálicos cuestan más, pero pueden utilizarse una y otra vez.
Acabado superficial
Por acabado superficial se entiende el grado de suavidad del exterior de una pieza. La fundición en arena suele tener una superficie más rugosa. Esto se debe a que la arena deja marcas en la pieza. La fundición en molde permanente tiene una superficie más lisa. El molde de metal es duro y liso. Esto ayuda a que la pieza tenga mejor aspecto y necesite menos pulido.
- La rugosidad de la superficie de fundición en arena cambia con la arena, el agua y la velocidad de colada.
- La mejor fundición en arena utiliza menos agua, un vertido lento y mucho calor.
- Esto puede hacer que la superficie sea tan lisa como 5,8 µm.
- La fundición en molde permanente suele tener una superficie más lisa, entre 0,5 y 4 µm Ra.
- El molde, la arena y el vertido modifican la superficie final.
- Los moldes permanentes ayudan a acabar con problemas como agujeros y manchas de arena.
Consejo: La fundición en molde permanente es la mejor para piezas que necesitan una superficie lisa.
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas nos indican la resistencia y dureza de una pieza. La fundición en arena permite fabricar piezas resistentes. Pero el metal se enfría más lentamente en la fundición en arena. Esto hace que se formen granos más grandes dentro del metal. Los granos más grandes pueden debilitar la pieza. La fundición en molde permanente enfría el metal más rápidamente. Esto produce granos más pequeños y una pieza más fuerte.
| Tipo de prueba | Descripción | Conclusiones clave (fundición en arena) | Conclusiones clave (molde permanente) |
|---|---|---|---|
| Desviación dimensional | Precisión del tamaño de la pieza | Desviación de 0,08-0,10 mm | Control más estricto, menos desviación |
| Resistencia a la tracción | Cuánta fuerza antes de la rotura | 31%-42% inferior al molde permanente | Mayor resistencia, menor porosidad |
| Dureza | Resistencia a los arañazos/abolladuras | 17-56 HRB (depende del tipo de arena) | Dureza más elevada y constante |
La fundición en molde permanente suele fabricar piezas más resistentes y duras. El enfriamiento rápido ayuda a detener los problemas y hace que la pieza dure más.
Coste y volumen
El coste y el número de piezas que necesita son importantes. La fundición en arena cuesta menos al principio. Es buena para lotes pequeños o para probar nuevas ideas. La fundición en molde permanente cuesta más al principio. El molde metálico es caro de fabricar. Pero si se hacen muchas piezas, el coste por pieza disminuye.
- Fundición en arena: Moldes baratos, buenos para trabajos pequeños o medianos, fáciles de cambiar los diseños.
- Fundición en molde permanente: Moldes caros, mejor para hacer muchas piezas, más baratos por pieza si se hacen muchas.
- Los moldes permanentes ahorran dinero si necesita miles de piezas.
Nota: Las empresas eligen el moldeo en arena para trabajos a medida o pequeños. Utilizan la fundición en molde permanente para trabajos grandes y cuando quieren piezas mejores.
Ventajas e inconvenientes
Fundición en arena
El moldeo en arena tiene muchas ventajas para las empresas. Puede hacer formas grandes y complicadas con facilidad. Cambiar el diseño es sencillo y rápido. Este método es ideal para fabricar pocas piezas a la vez. Las herramientas no cuestan mucho, por lo que se ahorra dinero en nuevas ideas o pedidos especiales. Los moldes de arena pueden volver a utilizarse, lo que es mejor para el planeta.
Pero la fundición en arena también tiene algunos problemas. Cada molde se utiliza una sola vez, por lo que los trabajadores deben hacer uno nuevo cada vez. El exterior de la pieza es más rugoso que con otros métodos. Las piezas suelen necesitar más trabajo para conseguir el tamaño y la forma correctos. No es tan exacto, con unas 0,030 pulgadas de diferencia en la primera pulgada. Pueden surgir problemas, como agujeros o encogimiento, si la arena no está bien compactada o el metal está demasiado caliente. Hacer piezas complicadas lleva más tiempo, por lo que a los trabajadores les puede costar más.
Consejo: El moldeo en arena es una buena elección si quiere ahorrar dinero, necesita piezas rápidamente o quiere cambiar de diseño. Pero no es lo mejor para piezas que deban ser muy lisas o exactas.
| Ventaja / Inconveniente | Descripción |
|---|---|
| Rentable | Herramientas y materiales baratos para trabajos pequeños o medianos |
| Flexibilidad de diseño | Puede hacer formas grandes y complicadas con muchos metales |
| Plazos de entrega cortos | Rápido de configurar y empezar a fabricar piezas |
| Menor precisión | Más áspero por fuera, necesita más trabajo para terminar |
| Riesgo de defectos | Puede tener agujeros, grietas u otros problemas |
| Alta mano de obra por complejidad | Se necesita más tiempo de trabajo para las formas duras |
Fundición en molde permanente
La fundición en molde permanente utiliza moldes metálicos resistentes que duran mucho tiempo. De este modo se fabrican piezas muy próximas en tamaño, con una diferencia de aproximadamente 0,015 pulgadas en la primera pulgada. El exterior es liso y las piezas son resistentes y presentan menos problemas. Es rápido, por lo que funciona bien para hacer muchas piezas. Este método es mejor para metales como el aluminio.
También hay algunos inconvenientes. El molde y las máquinas cuestan mucho al principio. No es una buena opción para fabricar pocas piezas. El molde no puede fabricar piezas muy grandes. Algunas formas pueden necesitar un trabajo extra en el que el molde se deshace. No todos los metales pueden utilizarse de este modo.
| Factor | Fundición en molde permanente |
|---|---|
| Durabilidad del molde | Puede utilizar el molde miles de veces |
| Acabado superficial | Suave, necesita poco trabajo extra |
| Precisión dimensional | Muy cerca en tamaño, no hay mucha diferencia |
| Velocidad de producción | Rápido, bueno para hacer muchas piezas |
| Coste inicial | Alto coste de herramientas y máquinas |
| Límites de tamaño y material | No se pueden fabricar piezas muy grandes ni utilizar todos los metales |
Nota: La fundición en molde permanente es mejor para empresas que necesitan muchas piezas con el mismo aspecto y pueden pagar más por moldes resistentes.
Elegir un proceso
Necesidades de aplicación
Elegir el proceso de fundición adecuado empieza por saber qué debe hacer la pieza. Algunas piezas deben ser muy resistentes. Otras deben ser lisas o tener formas especiales. Las piezas médicas suelen tener que ser exactas y lisas. Las piezas de automóvil deben ser resistentes y fabricarse en grandes cantidades. La siguiente tabla muestra qué método de fundición es el más adecuado para cada tarea:
| Proceso de fundición | Principales ventajas | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| Fundición en vacío | Gran detalle, acabado liso, menos defectos | Piezas médicas, piezas de precisión para automóviles, obras de arte |
| Moldeo por compresión | Fuerte, denso, buen flujo de calor | Electrónica, piezas fuertes de automóviles, componentes aeroespaciales |
| Colada granizada | Diseños económicos, rápidos y flexibles | Objetos de decoración, pies de lámparas, juguetes |
| Fundición rotacional | Espesor uniforme, bajo coste, muchas formas | Tanques, muñecas, conductos de aire de coches |
| Prensado isostático en caliente | Mejor material, menos porosidad, sirve para metales/cerámica | Aeroespacial, implantes médicos, álabes de turbina |
| Fundición a la cera perdida | Muy preciso, muchos materiales, acabado liso | Álabes de turbina, piezas médicas, piezas especiales para automóviles |
| Moldeo de conchas | Preciso, estable, superficie lisa, bueno para muchas piezas | Piezas de automóvil, aeroespacial, carcasas de engranajes |
| Fundición por electroescoria | Alta calidad, buena para piezas grandes y gruesas | Ejes de turbina, rotores de potencia |
| Fundición a presión | Rápido, preciso, fuerte | Cajas de cambios, electrónica, piezas de electrodomésticos |
| Fundición a presión | Muy rápido, preciso, suave | Ruedas, bloques de motor, electrónica |
| Fundición centrífuga | Resistentes, de muchas formas, rentables | Tubos, anillos, carcasas especiales |
| Fundición en molde permanente | Preciso, suave, repetible | Pistones, engranajes, piezas de maquinaria |
| Fundición por gravedad | Fluidez, eficacia y rentabilidad | Ruedas, herrajes, arte grande |
| Colada a baja presión | Buen material, alto rendimiento, menos porosidad | Aeroespacial, piezas complejas de automóviles, maquinaria |
| Colada continua | Eficacia, fluidez y rentabilidad | Placas, tubos y tuberías de acero |
Nota: Lo que necesita la pieza ayuda a elegir el proceso. Por ejemplo, la fundición en arena es buena para formas grandes y complicadas que no necesitan ser muy lisas.
Algunos trabajos, como en las centrales eléctricas, tienen normas estrictas para las piezas. Las fundiciones deben comprobar la calidad y utilizar el proceso adecuado. Así se garantiza que las piezas funcionen bien en condiciones de calor y tensión. Los controles técnicos ayudan a adecuar el proceso al trabajo.
Volumen de producción
El número de piezas necesarias también cambia la elección. Algunas formas de fundición son mejores para lotes pequeños. Otros son mejores para hacer miles de piezas. La fundición en arena es buena para cantidades pequeñas o medianas. Es fácil cambiar el diseño y cuesta menos empezar. Cuando las empresas necesitan muchas piezas iguales, eligen la fundición a presión o la fundición en molde permanente.
Las fábricas modernas utilizan herramientas inteligentes para vigilar y mejorar la fundición. Recogen datos de las máquinas para comprobar la calidad y solucionar los problemas con rapidez. Los estudios demuestran que el uso de datos en tiempo real ayuda a las empresas a elegir el mejor método de fundición. Así se fabrican más piezas y se generan menos residuos, sobre todo en trabajos de gran envergadura.
Consejo: Si necesita pocas piezas a medida, elija un proceso flexible. Para muchas piezas, elija un proceso rápido y que genere menos residuos.
Consideraciones económicas
El coste es un factor importante a la hora de elegir un proceso de fundición. Las empresas tienen en cuenta el dinero necesario al principio y el coste de cada pieza a lo largo del tiempo. Un proceso como la fundición en arena es barato al principio, pero puede costar más por pieza si se fabrican miles. La fundición en molde permanente cuesta más al principio, pero ahorra dinero si se fabrican muchas piezas.
Para decidir, las empresas utilizan el ROI (Retorno de la Inversión) para comparar costes y beneficios. Se fijan en:
- Todos los costes y ahorros ahora y después.
- Cuánto tiempo se tarda en recuperar el dinero.
- Riesgos, como errores o retrasos.
- Cuánta gente quiere la pieza y a cuánto se vende.
- El coste de pedir dinero prestado.
- El coste total durante toda la vida útil de la pieza, no sólo el primer precio.
Las empresas suelen considerar que un proceso con un coste inicial más elevado es mejor si fabrica piezas buenas más rápido y con menos problemas.
Un ejemplo real muestra que la fundición en arena puede ser más barata al principio. Pero si hay más errores o trabajo extra, puede costar más después. Las empresas deben sopesar los costes de preparación, la calidad de las piezas y el número de piezas que necesitan.
La fundición en arena y la fundición en molde permanente difieren en aspectos importantes.
- La fundición en arena necesita un molde de arena nuevo para cada pieza. La fundición en molde permanente utiliza el mismo molde metálico una y otra vez.
- La fundición en arena es buena para formas especiales y pequeñas cantidades de piezas. La fundición en molde permanente es mejor para fabricar muchas piezas con superficies lisas.
Si necesita unas pocas piezas especiales, el moldeo en arena es flexible. Si desea muchas piezas de aspecto atractivo, lo mejor es el moldeo permanente.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Qué metales funcionan mejor con el moldeo en arena?
La fundición en arena funciona bien con muchos metales. Las fundiciones suelen utilizar aluminio, hierro, acero, bronce y latón. Este proceso funciona con metales férreos y no férreos. Los trabajadores eligen el metal en función de la resistencia, el peso y el coste de la pieza.
¿Puede la fundición en molde permanente fabricar piezas grandes?
La fundición en molde permanente suele fabricar piezas pequeñas y medianas. Los moldes metálicos son pesados y caros de construir para piezas grandes. Para piezas muy grandes, la fundición en arena es una mejor opción.
¿Cómo se compara el acabado superficial de los dos métodos?
La fundición en molde permanente ofrece una superficie más lisa que la fundición en arena. El molde metálico crea menos marcas y defectos. La fundición en arena deja un acabado más rugoso debido a la textura de la arena.
¿Es la fundición en arena más respetuosa con el medio ambiente?
La fundición en arena puede ser más ecológica. Los trabajadores suelen reutilizar la arena y reciclar el metal sobrante. Este proceso consume menos energía en lotes pequeños. La fundición en molde permanente también recicla el metal, pero los moldes necesitan más recursos para su fabricación.
¿Qué proceso es más rápido para la producción de grandes volúmenes?
La fundición en molde permanente es más rápida para trabajos de gran volumen. El molde metálico reutilizable acelera el proceso. La fundición en arena lleva más tiempo porque los trabajadores deben hacer un molde nuevo para cada pieza.
