La fundición a presión es un método de fabricación de piezas similar a la moldeo por inyección, excepto que la materia prima es aleaciones de metales no ferrosos como aluminio, magnesio o zinc. El material fundido se inyecta a alta presión en la cavidad de un molde reutilizable llamado matriz. Cuando el metal fundido se solidifica, adopta la forma del molde.
La fundición a presión es valiosa para producir piezas precisas con superficies lisas, lo que reduce al mínimo la cantidad de procesamiento posterior necesario. Esta técnica ayuda a los fabricantes a producir grandes cantidades de piezas idénticas y complejas o piezas metálicas de tamaño pequeño o mediano al menor precio posible por pieza.
Cómo funciona la fundición a presión
En teoría, la fundición a presión sólo consta de tres o cuatro pasos. Sin embargo, en la práctica, cada paso comprende otros muchos procesos que implican muchas horas de trabajo de ingenieros cualificados. Las etapas son creación de moldes, La fundición (que a su vez puede dividirse en inyección de metal y solidificación), la expulsión de piezas y el mecanizado posterior.
- Creación de moldes: La matriz, un molde permanente con una cavidad diseñada con la forma de la pieza deseada, se fabrica con acero.
- Reparto: El metal fundido se introduce manual o mecánicamente a alta presión en la cavidad de la matriz. El metal se deja enfriar y endurecer dentro de la matriz.
- Expulsión de piezas: Se abre la matriz y se expulsa la pieza de metal endurecido.
- Mecanizado posterior: Esto es necesario sobre todo después de la fundición de piezas con forma de red. Será necesario un mecanizado de precisión para recortar los orificios.
Es importante mencionar que existen dos tipos principales de fundición a presión: la de cámara caliente y la de cámara fría. Su funcionamiento es ligeramente diferente, sobre todo en lo que se refiere a la forma de introducir el metal fundido en el molde.
Fundición en cámara caliente
Se trata de un sistema autónomo en el que la máquina contiene un equipo de calentamiento para llevar el metal a un estado fundido. El mecanismo de inyección absorbe automáticamente el metal fundido del horno a la cavidad de la matriz. Es el más adecuado para metales con puntos de fusión bajos, como el estaño, el magnesio y las aleaciones de plomo. La cámara caliente se caracteriza por tiempos de ciclo rápidos, lo que la convierte en una gran elección para producciones de gran volumen.
Fundición en cámara fría
Estas máquinas suelen tener un horno independiente donde se realiza el calentamiento, y el metal fundido se traslada manualmente desde el horno hasta el sistema de inyección, donde un pistón hidráulico lo inyecta a la fuerza en la cavidad de la matriz. El horno independiente tiene una temperatura más alta, lo que permite fundir metales con puntos de fusión más altos, como el aluminio, el cobre y el latón. Su tiempo de ciclo es más lento en comparación con el mecanismo de cámara caliente.
Razones para elegir la fundición a presión
Si su proyecto implica la producción de grandes volúmenes de piezas metálicas complejas y precisas, la fundición a presión sería la mejor opción. Es especialmente adecuada para los fabricantes que trabajan con un presupuesto ajustado. Esta técnica permite crear piezas con funcionalidad integrada.
| Expectativas de producción | ¿Qué ofrece la fundición a presión? |
|---|---|
| Proyecto de gran volumen | Una cámara caliente es especialmente eficaz en la producción en serie de piezas idénticas. |
| Precisión con geometrías complejas | Moldea formas complejas con tolerancias estrechas y paredes finas, algo difícil de conseguir con otros métodos. |
| Piezas duraderas | Las piezas fundidas a presión mantienen su rigidez, forma y dimensión con el paso del tiempo |
| Gran acabado superficial | La alta presión de las piezas fundidas a presión deja un acabado superficial liso que requiere un procesamiento posterior mínimo. |
| Piezas ligeras | La fundición a presión es perfecta para trabajar con metales ligeros y de alta resistencia, como el aluminio, el zinc y el magnesio. |
| Funciones integradas | Los elementos de fijación, como espárragos y resaltes, roscas moldeadas y orificios para roscar, pueden integrarse en la pieza fundida para simplificar el montaje y reducir los costes. |
| Rentable | A largo plazo, la técnica amortiza su coste inicial de utillaje gracias a los altos índices de producción. |
Aplicaciones de la fundición a presión
Las piezas fundidas a presión pueden encontrarse en una amplia gama de industrias, incluidas las piezas estructurales de los aviones, los complejos y precisos bloques de motor de los automóviles, los disipadores de calor de la electrónica de consumo, y la lista continúa. Su amplia gama de aplicaciones se debe a la versatilidad del proceso, el detalle, la repetibilidad y la larga lista de opciones de materiales.
| Industria | Aplicación |
|---|---|
| Automoción | La fundición a presión de aluminio se utiliza para bloques de motor, pistones, engranajes y cajas de transmisión. La fundición inyectada de zinc se utiliza para componentes de dirección asistida, frenos y combustible La fundición inyectada de magnesio es ideal para bastidores y paneles de asientos. |
| Aeroespacial | Los componentes críticos de aviones y naves espaciales se benefician de la elevada relación resistencia-peso y la ligereza del aluminio fundido a presión. |
| Electrónica | Se utiliza para fabricar carcasas de muchos dispositivos electrónicos. El magnesio fundido a presión es popular para paredes finas. blindaje de componentes RFI/EMI. |
| Construcción | Los marcos de las ventanas, los herrajes de las puertas y las fachadas de los edificios pueden fabricarse con fundición inyectada de aluminio. |
| Energía | Piezas de filtración, válvulas, palas de aerogeneradores y otros componentes energéticos pueden fundirse a presión. |
| Electrodomésticos | Las piezas de lavadoras y frigoríficos se fabrican con fundición de aluminio a presión. |
| Médico | Con esta técnica se fabrican componentes de dispositivos de monitorización, sistemas de ultrasonidos e instrumentos quirúrgicos. |
| Recreo | Los juguetes, como los modelos de coches a escala, se fabrican a veces con aleaciones de zinc fundido a presión. |
| Maquinaria | Con esta técnica se fabrican cuerpos de válvulas, bombas y diversas piezas de maquinaria. |
| Telecomunicaciones | Las piezas de ordenador, incluidos los disipadores térmicos, se fabrican mediante fundición a presión |
Los 5 mejores materiales para la fundición a presión
Las aleaciones de aluminio, zinc, magnesio, cobre y plomo son los materiales más utilizados para la fundición a presión. Aportan propiedades únicas al proyecto o confieren propiedades beneficiosas al producto, como ligereza, maquinabilidad, resistencia a la corrosión y solidez. La elección exacta del material dependerá de las necesidades específicas del proyecto.
1. Aleaciones de aluminio para fundición a presión
Es el metal predominante en esta técnica de moldeo. Son ligeros y la principal elección para piezas complejas y pulidas porque ofrecen una gran estabilidad dimensional. Otras propiedades que confieren al producto son la resistencia a la temperatura y a la corrosión, así como la conductividad eléctrica y térmica. A continuación se presentan las distintas variantes de aluminio y sus propiedades.
| Aleación de aluminio | Propiedades |
|---|---|
| A380 | Aleación de aluminio de uso general con excelente fluidez y buenas propiedades mecánicas (durabilidad y resistencia) |
| A390 | Alta resistencia, estabilidad dimensional a altas temperaturas, resistencia al desgaste y baja expansión térmica. Se utiliza para la fundición a presión de bloques de motor de automóviles |
| A413 | Excelente estanqueidad a la presión, buena resistencia al desgaste, alta resistencia y sobresale en la fundición de formas complejas para entornos exigentes. |
| A443 | Aleación de aluminio con silicio 5%. Posee una excelente resistencia a la corrosión, alta ductilidad y buena maquinabilidad. Su baja resistencia la hace útil en componentes ornamentales en los que la resistencia a la corrosión y la ductilidad son más importantes que la resistencia. |
| A518 | Aleación de aluminio y magnesio con excelente ductilidad y acabado. Tiene una resistencia a la corrosión superior en comparación con A380, pero menor capacidad de llenado de matriz y colabilidad. |
2. Aleaciones de zinc para fundición a presión
Las aleaciones de zinc presentan una gran colabilidad, sobre todo en cámara caliente. Ofrecen numerosas ventajas a los productos, como ductilidad, resistencia al impacto e idoneidad para chapado con otros materiales. Suele alearse con cobre, aluminio o magnesio para conseguir propiedades únicas. En la tabla siguiente se enumeran las aleaciones de zinc disponibles en el mercado que se utilizan en la fundición a presión.
| Aleación de zinc | Propiedades |
|---|---|
| Zamak 2 | Aleación de zinc y aluminio con un contenido de cobre de 3%, conocida por su gran resistencia y dureza. Ofrece una buena amortiguación de las vibraciones, fácil postprocesado y resistencia al desgaste. |
| Zamak 3 | Contiene aluminio 4% y trazas de cobre y magnesio. Presenta una colabilidad superior y estabilidad dimensional a largo plazo. |
| Zamak 5 | Aleación de zinc-aluminio con cobre añadido que ofrece mayor dureza y resistencia en comparación con Zamak 3, sacrificando al mismo tiempo la ductilidad. |
| Zamak 7 | Una modificación del Zamak 3 con menor contenido de magnesio, lo que mejora la ductilidad y la fluidez de la colada. Se añade una pequeña cantidad de níquel para reducir la corrosión intergranular y controlar las impurezas. Es ideal para la fundición de componentes de paredes finas. |
3. Aleación de magnesio para fundición a presión
La aleación de magnesio es más ligera que el aluminio y aporta la ventaja adicional de ser muy mecanizable. Por eso es el mejor metal para productos que requieren detalles adicionales. Estas aleaciones funcionan mejor con una cámara caliente. A menudo se alea con silicio, manganeso, zinc y aluminio. A continuación se destacan las aleaciones de magnesio más comunes utilizadas en la fundición a presión.
| Aleación de magnesio | Propiedades |
|---|---|
| AZ91D | Contiene alrededor de 1% de zinc y 9% de aluminio y ofrece una buena resistencia a la corrosión, una gran solidez y una excelente colabilidad. |
| AM20 | Ofrece gran resistencia al impacto y ductilidad. Contiene manganeso y aluminio, lo que lo hace ligero para componentes mecánicos y estructurales. |
| AM50A | Tiene una excelente ductilidad, moldeabilidad, buena resistencia y propiedades superiores de absorción de energía. Se utiliza principalmente en automóviles para volantes, bastidores de asientos y soportes. |
| AM60B | Ofrece una excelente tenacidad y ductilidad, y se utiliza sobre todo para volantes y armazones de asientos de automóviles. Tiene una resistencia a la tracción moderadamente baja en comparación con otros. |
| AS41B y AE42 | Las tierras raras permiten una mayor resistencia a la temperatura, así como una buena resistencia a la corrosión y a la fluencia, y ductilidad |
4. Aleación de cobre para fundición a presión
Las aleaciones de cobre se utilizan sobre todo para piezas en las que la tenacidad es el objetivo principal, debido a su alta resistencia, resistencia a la corrosión, dureza y estabilidad dimensional. Estas propiedades las hacen adecuadas para componentes marinos, piezas de automóviles, cojinetes y grifos.
| Aleación de cobre | Propiedades |
|---|---|
| C87600 (bronce al silicio) | Aleación de cobre 88% y silicio. Tiene una conductividad eléctrica muy baja y una conductividad térmica bastante baja. |
| C93200 (bronce de estaño de alto contenido en plomo) | Compuesto de cobre, plomo, estaño y zinc. Posee una excelente resistencia al desgaste, es resistente a la corrosión por agua de mar y salmuera y tiene una gran maquinabilidad. Equilibra dureza y resistencia, por lo que es ideal para engranajes, bujes y cojinetes. |
5. Aleaciones de plomo para fundición a presión
Las aleaciones de plomo para fundición a presión son principalmente de plomo-antimonio (Pb-Sb) o estaño-antimonio-plomo (Sn-Sb-Pb). Sus propiedades más deseables son su gran fluidez y sus bajos puntos de fusión, que las hacen adecuadas para fundir piezas con detalles intrincados. A pesar de su excelente maleabilidad, su uso en fundición a presión suele limitarse a engranajes, pesos (debido a su alta densidad) y piezas especializadas (como ruedas de impresión para contadores postales) debido a su alta densidad, blandura y propiedades mecánicas potencialmente inferiores en comparación con otros metales de fundición a presión.
Fundición a presión frente a otros métodos y cuándo elegir cuál
La fundición en arena, la fundición a la cera perdida, la fundición en molde permanente y la fundición centrífuga son las otras alternativas posibles a la fundición a presión. La presencia de estas alternativas puede dificultar al fabricante la decisión sobre el método más adecuado para su proyecto. Sin embargo, elija la fundición a presión si su proyecto debe cumplir los siguientes criterios:
- Requiere una producción de gran volumen de cientos o miles de piezas idénticas
- Implica la producción de formas complejas, como la forma casi de red, con paredes finas
- Requiere alta precisión con excelente exactitud dimensional y consistencia
- Necesita que la pieza tenga un acabado superficial liso
- Implica el uso de diferentes aleaciones metálicas
La tabla siguiente muestra la comparación entre la fundición a presión y otros métodos de fundición y le orientará a la hora de elegir el método adecuado para su proyecto.
| Tipo de fundición | Fundición a presión | Fundición en arena | Fundición a la cera perdida | Fundición en molde permanente | Fundición centrífuga |
|---|---|---|---|---|---|
| Volumen de producción | Alta | Bajo | Bajo | Medio a alto | Alta |
| Tamaño de la pieza | Pequeña a mediana | Grande | Grande | Grande | Muy grande |
| Diseños complejos | √ | √ | √ | × | × |
| Alta precisión | √ | × | √ | √ | √ |
| Superficie lisa | √ | × | √ | √ | √ |
| Bajo presupuesto | √ | √ | × | √ | √ |
Evite estos costosos errores en la fundición a presión
Numerosos errores de diseño en la fundición a presión pueden resultar costosos para el fabricante. Estos errores pueden dar lugar a productos defectuosos o a productos que requerirán un mayor postprocesado para su reparación. Uno de los errores más comunes es el defecto de fosa. Se trata de una pequeña cavidad o vacío que puede deberse a defectos de diseño, como aire atrapado, ventilación inadecuada o grosor desigual de las paredes.
El aire atrapado suele ser un signo de que las compuertas están mal dimensionadas o colocadas, lo que puede provocar turbulencias. Además, cuando los diseños de las piezas son demasiado complejos, pueden dificultar el flujo y la refrigeración adecuados del metal. Para resolver este problema, debe conocer la fluidez de cada material y utilizar únicamente metales con una fluidez excelente para diseños muy complejos. He aquí una lista de comprobación de los errores relacionados con el diseño que debe evitar:
- Cambios bruscos en el grosor de las paredes, que provocan un enfriamiento desigual, cavidades de contracción y otros defectos.
- Ángulos de desmoldeo insuficientes, que hacen que las piezas se peguen al molde
- Creación de piezas con geometrías de diseño demasiado complejas
- Una ventilación deficiente facilita el atrapamiento de aire, lo que provoca un llenado incompleto.
- Si no se tiene en cuenta la contracción del metal durante la solidificación, las dimensiones pueden ser inexactas.
También hay errores costosos relacionados con el proceso que perjudicarían su producción, como una refrigeración inadecuada, un control deficiente de la temperatura, una velocidad de flujo de metal no optimizada y el uso de agentes desmoldeantes insuficientes o de baja calidad. Realizar simulaciones de llenado y solidificación durante el proceso de diseño puede ayudarle a identificar estos problemas potenciales.
Factores a tener en cuenta al elegir los proveedores
Si colabora con un proveedor en las primeras fases del proyecto, podrá aprovechar su experiencia para superar algunos de los escollos habituales de la fundición a presión. He aquí un guión de negociación con proveedores que le ayudará a elegir al socio adecuado.
| Factores a tener en cuenta | Preguntas |
|---|---|
| Diseño para la fabricación (DFM) | ¿Puede el proveedor ayudarle a optimizar su diseño para que sea rentable sin mermar la calidad? |
| CAD/CAM | ¿Puede el proveedor crear nuevos diseños mediante CAD/CAM? |
| Creación de prototipos | ¿Está dispuesto el proveedor a proporcionar prototipos para pruebas? |
| Experiencia en materiales | ¿Pueden orientarle sobre el mejor material para cumplir la tolerancia, resistencia y acabado superficial deseados para su pieza? |
La revolución de los vehículos eléctricos
La transición de los vehículos de gasolina a los eléctricos ha tenido un impacto significativo en la industria de la fundición a presión. En lugar de las tradicionales piezas pequeñas soldadas, los fabricantes de vehículos eléctricos demandan componentes fundidos de gran tamaño y de una sola pieza mediante fundición a alta presión.
La revolución de la megadifusión ha traído consigo ventajas adicionales, como la simplificación del montaje, el ahorro de costes, la reducción del peso total de las piezas, la mejora de la integridad estructural y la agilización de los plazos de producción. Tesla es uno de los pioneros de esta innovación con sus fábricas "Gigacasting".
La adopción de la megafusión está haciendo que los vehículos eléctricos sean más eficientes y asequibles al reducir el número de piezas y la complejidad. Por ejemplo, la reducción de peso conseguida gracias a la megafusión redunda directamente en una mayor eficiencia energética, lo que permite a los VE recorrer una distancia mayor con una sola carga. Por lo tanto, el megadensado contribuye indirectamente a la reducción de ansiedad por la autonomíaque siempre ha sido un obstáculo importante para la adopción de VE.
Cómo elegir un proveedor
A la hora de elegir un proveedor de fundición a presión entran en juego varios factores, empezando por la ubicación. Debido a la incertidumbre geopolítica, necesita trabajar con un proveedor que le ayude a sortear las interrupciones de la cadena de suministro, por un lado, y a equilibrar el coste con el rendimiento, por otro. Los factores importantes que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un proveedor son:
- Define tus objetivos: Antes de buscar un proveedor, debe determinar qué necesita: material, tamaño, precisión y volumen de las piezas.
- Elige un lugar: Una vez que tenga claro su objetivo, determine una ubicación preferente del proveedor que le resulte beneficiosa tanto en costes laborales como logísticos.
- Evaluar las capacidades técnicas: Para recortar aún más su lista de posibles proveedores, evalúe su oferta, incluyendo DFM, mecanizado, laboratorios de pruebas, utillaje interno y automatización de equipos.
- Verifique su experiencia: Disponer de equipos sofisticados está bien, pero saber utilizarlos para conseguir resultados es lo último. Compruebe la certificación del proveedor y vea qué dicen de él sus clientes actuales o pasados.
- Capacidad de producción: Asegúrese de que el proveedor puede adaptarse al volumen de producción previsto para satisfacer la demanda.
- Evalúe su eficacia comunicativa: Trabajar con un proveedor que comunique de forma proactiva el progreso del proyecto le ayudará a evitar malentendidos y a solucionar rápidamente los problemas que vayan surgiendo.
Además de cumplir los criterios anteriores, elija siempre un proveedor como First Mold que tenga capacidad para gestionar eficazmente todo el proceso, desde la selección de la aleación hasta el utillaje, el acabado y el montaje.
PREGUNTAS FRECUENTES
Es el proceso de forzar una aleación metálica fundida a alta presión en matrices de acero para darle forma una vez solidificada.
Los metales no ferrosos, como el aluminio, el zinc, el magnesio, el plomo, el estaño y el cobre, pueden formarse con esta técnica.
Los dos tipos principales son la cámara caliente y la cámara fría, que definen el modo en que la aleación metálica fundida llega a la matriz.
La fundición a presión ofrece varias ventajas a los fabricantes, como un alto volumen de producción al menor precio posible por pieza, sostenibilidad gracias al uso de materiales reciclables y una mayor funcionalidad de las piezas.
ES 
EN 
FR 
DE 
IT 
PT 
NL 
PL 
AR 
JA 
KO 
ZH