Piezas de Fundición a Presión: Cómo Funciona la Fundición de Aluminio a Presión

Última actualización el 28 de abril de 2022 

Existen muchos métodos utilizados durante siglos para fundir metales. Algunos de estos métodos datan de hace más de 5000 años. Uno de los métodos más modernos y eficaces es la fundición a presión.

La fundición a presión es un método de fundición de metales que consiste en verter metal fundido en la cavidad de un molde para que se solidifique y adopte la forma del molde. Esta técnica de conformado de metales permite versatilidad en el tamaño y la forma de las piezas, incluso para formas complejas con cavidades internas o secciones huecas.

La fundición no es específica de los metales, también puede utilizarse para materiales no metálicos como el vidrio, la cerámica y el plástico. La mayoría de las fundiciones a presión de metal se realizan con metales no ferrosos como zinc, aluminio, cobre, magnesio y plomo. Este artículo analiza los detalles y las ventajas de la fundición de aluminio a presión para ayudarle a elegir el mejor material para producir las piezas de aluminio deseadas.

La fundición de aluminio a presión es uno de los métodos más utilizados, con uso en cada industria importante para fabricar componentes aeroespaciales y de aeronaves, componentes electrónicos y componentes de vehículos, etc. Aprendamos más sobre cómo funciona la fundición de aluminio a presión.

¿Qué Es la Fundición de Aluminio a Presión?

La fundición de aluminio a presión es un método para crear piezas de aluminio con buena textura o lisas, que tienen un buen acabado superficial y una alta estabilidad dimensional. Las razones por las que se utiliza el aluminio para la fundición de metales son las siguientes:

• Es ligero y muy estable para formas complejas y paredes delgadas.

• Tiene alta conductividad térmica y eléctrica. 

• Tiene buena resistencia a la corrosión.

• Conserva su resistencia a temperaturas muy altas.

De los dos tipos básicos de equipos y máquinas de fundición a presión; las máquinas de fundición a presión de cámara caliente y las máquinas de fundición a presión de cámara fría, las fundiciones de aluminio se procesan en máquinas de cámara fría. Debido a la retención de la resistencia de la aleación de aluminio incluso a temperaturas muy elevadas, requiere alta presión.

Por lo tanto, el metal de fundición se funde en un horno separado antes de ser alimentado a la máquina de cámara fría. La máquina luego fuerza el metal fundido dentro del molde utilizando un émbolo presurizado.

¿Cómo Funciona la Fundición de Aluminio a Presión?

Como cualquier proceso de fundición a presión típico, la fundición de aluminio a presión también implica el vertido de aluminio líquido en un molde llamado matriz y permitir que se solidifique en la forma deseada. Las matrices de fundición a presión están hechas de al menos dos mitades para permitir la extracción de las fundiciones. La forma de las matrices influye en las formas muy complejas y las características intrincadas de la fundición. Este es más o menos el meollo de cualquier técnica de fundición.

El proceso de fundición de aluminio a presión puede desglosarse en los siguientes 9 pasos:

1. Los lingotes de aleaciones de aluminio se exponen a altas temperaturas hasta que se funden;

2. Las dos mitades de la matriz se limpian y lubrican antes de sujetarlas juntas;

3. El molde para la fundición se prepara utilizando dos matrices de acero mecanizadas en la forma deseada y sujetas juntas por una prensa de fundición a presión;

4. El aluminio fundido se inyecta luego en la cavidad a altas presiones, permitiendo que se solidifique;

5. El proceso de transferir el metal fundido a una cámara antes de la inyección depende de si se utiliza una máquina de fundición a presión de cámara fría o de cámara caliente;

6. Las máquinas de fundición a presión de cámara fría se utilizan para fundir aleaciones con altos puntos de fusión como el aluminio, el magnesio, etc. Por lo tanto, la fundición de aluminio a presión se realiza utilizando una máquina de cámara fría en la que el metal fundido se vierte con cucharón en la fundición en lugar de ser bombeado por cilindros hidráulicos;

7. Se permite que la fundición caliente se enfríe y solidifique. El metal fundido llena la cavidad de la matriz para adoptar la forma deseada del diseño de la matriz;

8. Las dos mitades de la matriz se separan y la fundición se expulsa;

9. Finalmente, el material sobrante adherido a la fundición de aluminio se recorta mediante operaciones secundarias como aserrado, corte, etc.

La fundición de aluminio es uno de los procesos de fundición a presión de alta presión más rápidos y precisos. La fundición de aluminio recuperada tiene buena textura, alta dureza, buena resistencia a la corrosión y requiere un acabado superficial mínimo. Las matrices de acero son reutilizables, a diferencia de los moldes de fundición en arena y, por lo tanto, la fundición de aluminio a presión es el método más factible para la producción de alto volumen de piezas de aluminio.

Material de Aleación de Aluminio para Piezas de Fundición a Presión

Las aleaciones más comúnmente utilizadas para la fundición de aluminio a presión son la A360, A380, A383 y A413. Cada una tiene sus propias ventajas y, por lo tanto, la elección de la aleación depende de los requisitos de diseño. Algunas de las propiedades de estas aleaciones se resumen en la tabla a continuación.

Material de Fundición de Aluminio a Presión	A360	A380	A383	A413
Dureza	75	80	75	80
Alargamiento (% en 2 pulg.)	2.5	3.5	3.5	2.5
Resistencia al Cizallamiento	28	28	–	25
Límite Elástico a Tracción (ksi)	25	23	22	21
Resistencia Última a Tracción (ksi)	44	46	45	43
Conductividad Térmica	65	56	56	70
Conductividad Eléctrica (% Cu)	30	27	23	31
Densidad (lbs/in3)	0.095	0.099	0.099	0.096

¿Requiere la Fundición de Aluminio a Presión un Acabado Posterior?

Una vez que se retira una fundición del molde, todavía requiere acabado para mejorar la estética y las propiedades funcionales de la pieza. Estos toques de acabado pueden añadir brillo al componente, causar una alta resistencia a la corrosión, añadir resistencia al desgaste o proteger de la exposición ambiental.

Sin embargo, una fundición de aluminio requiere un acabado mínimo o nulo porque ya tiene un muy buen acabado superficial según los estándares de fundición. Las imperfecciones menores en la superficie pueden abordarse fácilmente mediante lijado, que implica el uso de un material abrasivo como la arena para suavizar la superficie.

Otros procesos de acabado como el granallado y el recubrimiento en polvo también pueden realizarse en la pieza metálica para mejorar la resistencia al desgaste y añadir un recubrimiento protector respectivamente.

Ventajas de las Piezas de Fundición de Aluminio a Presión

La fundición de aluminio es uno de los procesos de fundición más preferidos en todo el mundo. Es la mejor alternativa económica a otros procesos. Algunas de las principales razones por las que las piezas de fundición de aluminio a presión son excepcionalmente buenas son las siguientes:

-El aluminio, al ser una aleación ligera, permite fabricar piezas ligeras sin comprometer su resistencia

-Tiene la versatilidad de producir piezas de paredes delgadas de formas simples o complejas con buena precisión

-Las piezas de fundición de aluminio tienen buena textura o son lisas según los requisitos

-Dado que el proceso es muy rápido, permite producir decenas de miles de piezas en menos tiempo y costo

-Esta producción en masa es muy rentable en contraste con otros procesos de fundición a presión

-Las piezas son altamente resistentes a la corrosión y son excelentes conductoras de calor y electricidad

Fundición de Aluminio a Presión VS Fundición en Arena VS Fundición a Presión al Vacío

Decidir qué método de fundición utilizar depende de las características de diseño requeridas para una pieza específica. Existen diferentes tipos de métodos de fundición, cada uno con sus propios beneficios únicos de sistemas de inyección, como la fundición de aluminio a presión, la fundición en arena y la fundición a presión al vacío.

Fundición de Aluminio a Presión

La fundición de aluminio a presión implica la inyección a alta velocidad de aluminio en la cavidad del molde a alta presión. Todo el proceso es muy eficiente y rápido, lo que lo hace ideal para la producción de alto volumen. La fundición tiene un buen acabado superficial y requiere un acabado mínimo. Debido a su ligereza, el aluminio es ampliamente preferido para fabricar piezas de paredes delgadas sin comprometer su resistencia.

El aluminio tiene un alto punto de fusión, se procesa en una máquina de fundición a presión de cámara fría. Sin embargo, debido a la inyección a alta presión, la fundición puede estar sujeta al atrapamiento de gas que causa porosidad.

Fundición en Arena

La fundición en arena implica el vertido de metal fundido en moldes de arena sin ninguna aplicación de presión. Es el método de fundición de bajo costo más antiguo y más comúnmente utilizado para fabricar piezas en bruto o piezas complejas como bloques de motor de automóviles, cigüeñales y culatas de cilindros. Dado que el molde de arena se destruye para extraer la pieza fundida, es un proceso muy lento y no es preferible para la producción en masa.

Fundición a Presión al Vacío

La fundición a presión al vacío es un método de fundición avanzado que implica el uso de un vacío para atraer el líquido dentro del molde. Permite evitar el atrapamiento de aire en la cavidad y eliminar los gases disueltos que causan porosidad en la superficie de la pieza.

La fundición a presión al vacío permite la fundición de secciones delgadas con un buen acabado superficial, lo que mejora las propiedades mecánicas de la fundición y reduce la necesidad de mecanizado adicional para el acabado. Sin embargo, la estructura de sellado del molde es compleja y el costo de todo el proceso es alto.

Consejos de Diseño para Piezas de Fundición de Aluminio a Presión

Para lograr los mejores resultados de las piezas de fundición de aluminio a presión, se deben considerar algunos factores importantes.

Selección de Material

Como se discutió anteriormente, existen diferentes aleaciones de aluminio disponibles comercialmente. Según sus requisitos de diseño, puede elegir entre las aleaciones considerando propiedades como dureza, resistencia, conductividad, punto de fusión, fluidez y estanqueidad a la presión, etc. Se debe tener mucho cuidado con la elección del material para lograr las características deseadas en las piezas metálicas.

Sobremedida de Mecanizado

Para garantizar que la fundición conserve sus propiedades y tenga una densidad uniforme, se debe mantener una sobremedida de mecanizado adecuada. La sobremedida de mecanizado es el material extraíble de una pieza fundida acabada. Una sobremedida demasiado pequeña causa defectos en la superficie de las piezas metálicas, mientras que una sobremedida demasiado grande aumenta el plazo de entrega del proceso. Por lo tanto, una sobremedida equilibrada es importante para obtener resultados óptimos.

Contracción Durante el Diseño

La contracción es una consideración de diseño importante en cualquier proceso de fabricación. Todo material, incluido el metal, se contrae durante el enfriamiento o la solidificación. Dado que las áreas más gruesas tienden a contraerse más que las áreas más delgadas, se puede considerar hacer que las secciones más delgadas formen parte del diseño para evitar superficies porosas e irregulares.

Espesor de Pared

Lograr un espesor uniforme de los componentes de fundición de aluminio es muy complicado. Las fundiciones de paredes delgadas están muy demandadas porque tienen menores costos de material y hacen que la pieza sea ligera. Sin embargo, un ligero desequilibrio en la uniformidad del espesor de las piezas de paredes delgadas puede afectar la resistencia del componente.

Resistencia de la Pieza

Como se discutió previamente, diferentes aleaciones de aluminio se encuentran en un espectro distinto de resistencia. Por lo tanto, las aleaciones deben seleccionarse cuidadosamente para la resistencia de pieza requerida. Otro factor que impacta la resistencia de la pieza es la técnica de fundición a presión. Generalmente, la fundición a presión al vacío es una excelente opción para mejorar la resistencia de la pieza y minimizar la porosidad superficial.

Proceso de Ensamblaje

Es importante planificar correctamente el ensamblaje de las piezas para evitar cualquier deficiencia en el diseño de la fundición. Debido a que el ensamblaje de diseños simples es diferente del de diseños complejos, es mejor si el proceso de ensamblaje requerido se identifica y planifica correctamente.

Apariencia del Diseño

Según los requisitos de la apariencia de un componente fundido, si la estética del componente importa, se pueden realizar procesos de acabado como electrodeposición, granallado o chorreado de arena. Estas técnicas mejoran el aspecto del componente sin comprometer su durabilidad y características.

Conclusión

La fundición de aluminio a presión es un método de fundición muy factible, rentable y altamente preciso para la producción en masa de piezas complejas. La elección del material y el método de fundición dependen de las características de diseño deseadas. Por lo tanto, se deben considerar todos los aspectos y planificar eficazmente para lograr resultados óptimos.

Sendot Technology ofrece servicios de fundición a presión a cada cliente para abordar los problemas de fundición de aluminio a presión. Si tiene alguna pieza metálica (por ejemplo, componentes de aluminio) o proyectos de productos, no dude en contactarnos con nuestro experimentado equipo.

Preguntas Frecuentes

Aquí están las respuestas a algunas de sus preguntas más frecuentes sobre la fundición de aluminio a presión.

1. ¿Es bueno el aluminio para la fundición a presión?

Sí, el aluminio tiene alta conductividad eléctrica y térmica y es resistente a la corrosión. Su baja densidad y sus buenas propiedades mecánicas y térmicas lo convierten en una buena aleación para la fundición a presión.

2. ¿Qué tan fuerte es el aluminio fundido a presión?

Un aluminio fundido a presión, aunque no es tan fuerte como una fundición de acero, es muy fuerte y duradero en comparación con una fundición en arena y una fundición de magnesio o zinc.

3. ¿Se puede fundir acero a presión?

Sí. Sin embargo, es un metal ferroso y contiene hierro, por lo que no es resistente a la corrosión y, por lo tanto, no es preferido.