Tipos de técnicas de fundición y su repercusión en la calidad de la producción

La fundición es una producción muy importante de piezas y componentes en numerosas industrias. En los motores de automóviles, la conformación para la construcción o la industria aeroespacial, cuando se trata de producción y fabricación, es la fundición la que define las estructuras, desde la pieza de maquinaria más pequeña hasta los bastidores estructurales. Nunca se insistirá lo suficiente en su importancia, ya que es fundamental para fabricar productos de calidad de la manera adecuada.

Enunciado de la tesis: El uso de las técnicas de fundición depende de la situación y todas tienen también sus momentos dulces y amargos. Este artículo revela que la técnica de fundición desempeña un gran papel en el aspecto productivo de la calidad, el coste y la eficacia. Con este telón de fondo, este artículo trata de explicar estas técnicas, su efecto en el producto y, a continuación, equilibrar la eficacia global entre la eficiencia de cada técnica en la consecución de las diferentes necesidades de fabricación.

Técnicas de fundición

¿Qué hace que una técnica de fundición sea única?

No todas las técnicas de fundición son iguales. Desde los moldes de arena hasta los fundición a presión , cada método tiene su proceso específico, que va desde el material y las técnicas de fabricación de moldes hasta el enfriamiento y solidificación del material líquido utilizado. Estos factores repercuten en la calidad, el coste y la velocidad de producción.

Impacto general de la fundición

Aunque la fundición suele considerarse una técnica muy eficaz para la producción en serie, tiene sus inconvenientes. Por ejemplo, la precisión en las técnicas de fundición no siempre está garantizada, y a menudo se producen restos de materiales durante el proceso. Además, se discute si la fundición degrada realmente la calidad del producto final en términos de acabado superficial, precisión dimensional e integridad del material.

Fundición en arena

Uno de los métodos más antiguos y sencillos son las técnicas de fundición en arena. Este método consiste en preparar el molde a partir de una mezcla de arena y cualquier material aglutinante. Una vez preparado este molde, se vierte en él metal fundido; después se deja enfriar y solidificar como se desee.

Ventajas:

• Versatilidad: Dado que la fundición en arena puede dar cabida a formas masivas e intrincadas, su versatilidad puede utilizarse tanto para pequeñas como para grandes producciones.
• Bajo coste: Gracias a la utilización de materiales arenosos y arcillosos de bajo coste, la fabricación mediante moldeo en arena resulta asequible para los productores.
  Flexibilidad: Las técnicas de fundición en arena son aplicables a muchos metales, lo que ofrece flexibilidad en distintos sectores.

Desventajas:

Acabado superficial: El acabado superficial de los productos moldeados en arena suele dejar mucho que desear. Suelen ser necesarios pasos de acabado adicionales para suavizar la textura rugosa.

Tolerancias dimensionales: Las tolerancias dimensionales estrechas son difíciles de conseguir en la fundición en arena, lo que hace que este método sea un reto para producir piezas precisas.

Efecto sobre la calidad del producto:

Optar por las técnicas de fundición en arena sería principalmente un compromiso basado en el coste. Este método es barato, pero no tiene un acabado superficial tan ideal ni una precisión dimensional tan cercana, lo que dificulta la producción con la calidad que exigen las aplicaciones de precisión.

Fundición a presión

La fundición a presión consiste en forzar el metal fundido con alta presión en un servicios de moldeo de acero. El trabajo se ejecuta principalmente con los metales no ferrosos; el aluminio, el zinc y el magnesio son algunos metales no ferrosos comunes en los que se producen piezas a escala muy precisa.

Ventajas

• Alta precisión: Las piezas de fundición a presión poseen una excelente precisión dimensional y un acabado superficial liso, lo que las hace perfectas para piezas que deben ajustarse a límites estrictos.
• Velocidad: Gracias al proceso de inyección a alta presión, los ciclos de producción en serie son muy rápidos, por lo que se trata de un proceso eficaz.
• Coherencia: Las técnicas de fundición a presión son un proceso altamente repetible. Por tanto, las piezas producidas son idénticas sin apenas variación, lo que lo hace fundamental para series de producción de gran tamaño.

Desventajas

• Los moldes utilizados para la fundición a presión son caros y, por tanto, no son viables para series pequeñas o únicas.
• Por lo general, el proceso se limita a materiales no ferrosos y, en muchos casos, la necesidad de distintos tipos de material impediría su uso en esas aplicaciones específicas.

Impacto en la calidad de la producción:

Fundición a presión y chapa puede dar lugar a mejoras muy significativas de la precisión y la calidad superficial. Es excelente para series de producción que requieren un volumen muy elevado y que deben ser muy constantes. Su elevado coste inicial y las limitaciones de material hacen que no sea ideal para series pequeñas.

Fundición a la cera perdida

Descripción del proceso:

Esta técnica se denomina habitualmente fundición a la cera perdida y comienza como un patrón de cera recubierto de cerámica que se funde para dejar una cavidad en la que se vierte el metal.

Ventajas:

• Geometrías complejas: Es posible crear formas muy complejas, imposibles o difíciles de conseguir con otras técnicas.
• Acabado superficial: Genera superficies con una necesidad mínima de acabado en la colada, ya que suele producir lisuras.
• Versatilidad de materiales: Se utiliza en metales férreos y no férreos, así como en aleaciones que pueden moldearse con esta técnica, por lo que resulta ideal para la mayoría de aplicaciones.

Desventajas:

• Caro: El proceso requiere ciertos materiales y mucha mano de obra, lo que hace que el proceso de las técnicas de fundición a la cera perdida sea bastante costoso, sobre todo para tiradas pequeñas.
• Lleva mucho tiempo: El proceso tarda mucho más que otros procesos en completarse, lo que hace que este proceso no sea ideal para pedidos en el mismo día o de gran volumen.

Impacto en la calidad de la producción:

Las técnicas de fundición a la cera perdida son más aplicables a las industrias que exigen piezas precisas con geometrías intrincadas, como la aeroespacial y la aeroespacial. dispositivo médico fabricación. No es muy práctico para un fabricante con limitaciones presupuestarias y requisitos de producción en serie porque cuesta mucho y requiere ciclos de producción más largos.

Fundición en coquilla

La colada es una versión mejorada de la fundición en coquilla, en la que el molde se prepara vertiendo una fina mezcla de arena y un aglutinante que posteriormente se solidifica para producir una estructura similar a una concha. A continuación, el metal fundido se vierte en el molde para crear la pieza deseada. Suele utilizarse para piezas de tamaño pequeño o mediano que requieren gran detalle y precisión.

Ventajas Alto nivel de detalle:

• La fundición en coquilla, al igual que la fundición a la cera perdida, puede producir detalles y precisión muy elevados para su uso en diseños complicados de componentes.
• La fundición en coquilla produce un mejor acabado superficial que las técnicas de fundición en arena. Como resultado, necesita menos procesamiento posterior a la fundición.

Desventajas:

• Sólo puede aplicarse a componentes pequeños, ya que el proceso de fundición en coquilla no puede utilizarse en producciones masivas porque el molde no es fácil de escalar para piezas más grandes.
• Este proceso es más costoso que la fundición en arena tradicional debido a la mayor complejidad de la fabricación del molde de la cáscara.

Efecto sobre la calidad de la producción:

La fundición en coquilla ofrece un mejor acabado superficial y mayor precisión que la fundición en arena. Sin embargo, los costes y las limitaciones de tamaño lo convierten en un método desfavorable para los fabricantes cuando hay que producir piezas grandes o el dinero es muy escaso. En cambio, cuando se necesita una gran precisión y componentes de tamaño pequeño o mediano, la técnica de fundición en coquilla da un resultado positivo.

Fundición centrífuga

En la fundición centrífuga, el metal fundido se vierte en un molde giratorio. La fuerza centrífuga de la rotación empuja el metal fundido hacia los bordes del molde, lo que da lugar a una fundición solidificada. Este proceso se utiliza sobre todo para piezas cilíndricas, como tubos y tuberías, que necesitan un grosor y una densidad uniformes.

Ventajas:

• Uniformidad: La fuerza centrífuga ayuda a conseguir un grosor y una densidad uniformes de la pieza fundida, que son factores importantes a la hora de determinar la durabilidad y resistencia de la pieza final.
• Rentable para piezas cilíndricas: Las técnicas de fundición centrífuga son especialmente adecuadas para piezas cilíndricas, con una reducción de los residuos de material y, por tanto, de los costes.
• InconvenientesEl proceso sólo puede utilizarse para crear piezas cilíndricas o huecas. Por lo tanto, el proceso no puede utilizarse para crear formas intrincadas o que requieran una mayor complejidad.
• Instalación laboriosa: El sistema de fundición centrífuga requiere más tiempo de preparación en comparación con otros métodos de fundición, como la fundición en arena, lo que puede elevar los costes de mano de obra en el momento de la preparación.

Efectos en la calidad de la producción:

La fundición centrífuga tiene un coste menor para fabricar un producto de forma cilíndrica con una uniformidad casi neta y una generación de chatarra muy baja. Pero como la técnica tiene formas limitadas que puede crear, su capacidad es menor que la de otros métodos, como para las empresas que necesitan productos de mayor valor.
Su ventaja, sin embargo, puede materializarse fácilmente en áreas con un uso intensivo de piezas cilíndricas de alta calidad, como tuberías, válvulas y conductos.

Impacto en la calidad de la producción:

La técnica de fundición en molde permanente es un buen equilibrio entre durabilidad, precisión y coste. Es adecuada para producir piezas que requieren resistencia y precisión dimensional. Sin embargo, no puede manejar geometrías complejas, por lo que puede no ser la mejor solución para fabricantes que necesiten diseños intrincados. Sigue siendo popular en sectores en los que la durabilidad y la repetibilidad son fundamentales.

Máquinas de moldeo y automatización en la fundición

El papel de las máquinas de moldeo automatizadas es cada vez más importante en el proceso de fundición, tanto en calidad como en eficacia. Los sistemas automatizados han revolucionado el proceso de las técnicas de fundición al reducir los errores humanos, acelerar los ritmos de producción y aumentar la consistencia general de las piezas.

Ventajas de la automatización:

Mayor eficiencia:

La automatización acelera considerablemente sobremoldeo proceso de las técnicas de fundición, lo que permite a los fabricantes producir mayores volúmenes de piezas en menos tiempo.

Coherencia:

• Las máquinas de producción en serie pueden fabricar piezas con una calidad muy similar para cumplir los requisitos necesarios de la pieza.
• Reducción de los errores humanos: La automatización reduce los errores humanos que pueden producirse en la manipulación manual o incluso en el moldeo, por lo que se reducen los defectos en los productos finales.

Impacto en la calidad

Las piezas se fabricarían con una calidad constante gracias a los sistemas automáticos de moldeo, lo que reduciría al mínimo las variaciones debidas a la interferencia humana. Sin embargo, aunque la automatización mejora la calidad y la eficiencia, las máquinas tienen un elevado coste inicial, lo que puede ser un importante factor disuasorio para algunos fabricantes que trabajan a menor escala.

Consideraciones laborales:

La aparición de sistemas automatizados en la fundición también podría provocar una disminución de las oportunidades de trabajo disponibles en las instalaciones de técnicas de fundición convencionales. Por un lado, la automatización puede mejorar la productividad en la fundición. Por otro lado, la automatización reduce los puestos de trabajo dentro de entornos de castingDe ahí que se abra un debate entre los expertos sobre hasta qué punto la tecnología beneficia a las oportunidades de empleo en los sectores relacionados con la fabricación.

Conclusión

En conclusión, las técnicas de fundición son un proceso de fabricación esencial con muchas técnicas disponibles, cada una de las cuales ofrece diferentes ventajas e inconvenientes. Técnicas como la fundición en arena y la fundición centrífuga son rentables para la producción en serie de piezas grandes o componentes cilíndricos, pero pueden comprometer la precisión y el acabado superficial. Por otro lado, la fundición a presión y la fundición a la cera perdida ofrecen mayor precisión y detalles más finos, por lo que son más apropiadas para aplicaciones de alta precisión en aeroespacial y dispositivos médicos. Sin embargo, estos procesos son más caros y requieren tiempos de producción más largos, que no pueden acomodarse a la producción de bajo volumen.

El tipo de técnica de moldeo tiene un impacto significativo en la calidad, el coste y la eficiencia de la producción. Aunque la automatización y las máquinas de moldeo avanzadas aumentaron significativamente la consistencia y la velocidad, tienen inconvenientes asociados relacionados con los elevados costes iniciales y el desplazamiento de la mano de obra. Por tanto, los fabricantes tienen que evaluar cuáles son sus necesidades individuales y si los requisitos incluyen grandes tiradas, tolerancias ajustadas o geometrías complejas.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es el proceso de fundición menos costoso?

La fundición en arena suele ser el método menos costoso, ya que utiliza materiales baratos como arena y arcilla, lo que la hace muy adecuada para grandes volúmenes.

2. ¿Cuál es el proceso de fundición más preciso?

La fundición a presión ofrece la máxima precisión con una exactitud dimensional excelente y acabados superficiales lisos, por lo que es la más adecuada para piezas que requieren tolerancias muy ajustadas.

3. ¿Puede utilizarse la fundición para piezas grandes y pequeñas?

Sí, los métodos de fundición para piezas pequeñas y grandes difieren. Las piezas más grandes suelen requerir el uso de técnicas de fundición en arena y fundición centrífuga, mientras que los componentes más pequeños e intrincados recurren a la fundición a la cera perdida.