¿Cómo reducir el coste de las piezas fundidas en arena? Machos, materiales, DFM: guía práctica

El coste de una pieza de arena se puede reducir sobre todo en la fase de diseño. El precio depende principalmente de: el modelo y las cajas de machos, el número y la complejidad de los machos, la masa de metal incluidos el sistema de colada y las mazarotas, el tiempo de moldeo y de limpieza, el alcance del mecanizado y los requisitos de calidad. En esta guía explicamos cómo reducir cada uno de estos costes sin perjudicar la calidad de la pieza.

En resumen

• Cada macho supone una caja de machos adicional, tiempo de fabricación y colocación, y riesgo de rechazos; el macho más barato es el que no hay que fabricar.
• Espesores uniformes, redondeos e inclinaciones reducen el número de defectos y facilitan el moldeo.
• La aleación estándar según PN-EN 1706 y el tratamiento térmico solo cuando sea necesario reducen el coste del material y del proceso.
• Tolerancias realistas (DCTG 9–12 en moldeo manual, 7–9 en moldeo mecánico) y sobrematerial solo en las superficies funcionales acortan el mecanizado.
• El material del modelo (madera, plástico o metal) se elige en función del tamaño de la serie.

De qué se compone el precio de una pieza de arena

Componente del coste	De qué depende	Cómo reducirlo
Modelo y cajas de machos	tamaño, complejidad, material, número de machos	simplifique la forma, una los machos, elija el material del modelo según la serie
Arena de moldeo y de machos	tamaño de la caja de moldeo, número y volumen de machos	limite los machos, aproveche bien la caja de moldeo
Metal	peso de la pieza, sistema de colada y mazarotas	evite sobrantes innecesarios: menos mazarotas y mejor rendimiento del metal
Moldeo y colada	tiempo de moldeo, número de machos a colocar	plano de partición sencillo, menos piezas del molde
Acabado	eliminación de bebederos, mazarotas y rebabas	acceso a las zonas de los bebederos, machos fáciles de extraer
Mecanizado	sobrematerial, número de superficies a mecanizar, bases	mecanice solo las superficies funcionales
Control y defectos	requisitos, tolerancias, defectos	tolerancias realistas y diseño que limite los defectos

Más información sobre los componentes del precio y la comparación de ofertas en nuestro artículo cuánto cuesta una pieza de fundición de aluminio.

Machos: cómo limitar su número y coste

El macho reproduce en la pieza fundida un orificio, canal o cavidad que no puede formarse solo con el molde. Cada macho requiere una caja de machos, tiempo de fabricación y colocación en el molde, y un macho mal apoyado puede desplazarse o flotar, provocando un defecto. Por eso:

• Dé forma al interior con el molde siempre que sea posible. Las cavidades anchas y poco profundas, así como los orificios cónicos en la dirección de extracción del modelo, a menudo pueden obtenerse sin macho.
• Una los machos. Un único macho de mayor tamaño suele resultar más barato que varios pequeños que hay que fabricar y colocar por separado.
• Asegure el apoyo y la ventilación. El macho necesita apoyos de macho en los que descansar y vías de escape para los gases; de lo contrario, existe riesgo de porosidad.
• Evite los machos largos y delgados. Se rompen y deforman con facilidad, y después de la colada son difíciles de extraer.
• Piense en la extracción del macho. Los orificios técnicos facilitan la salida de la arena de machos y la limpieza de los canales.

Los machos se fabrican con mezclas de arena para machos, entre ellas autofraguantes y termofraguantes, que proporcionan machos resistentes y precisos. En nuestra fundición utilizamos arenas autofraguantes y termofraguantes, con dosificación automática y compactación de la arena.

Material: aleación, arena de moldeo y modelo

Aleación de aluminio

Lo más económico suele ser una aleación estándar, fácilmente disponible en lingotes, por ejemplo EN AC-42000 (AlSi7Mg), de uso frecuente en moldes de arena y coquillas. Una composición no habitual o aditivos con límites estrechos encarecen la pieza y alargan el plazo. Solicite el tratamiento térmico T6 únicamente cuando la resistencia de la pieza lo requiera, ya que supone una etapa y un coste adicionales. Si el plano no especifica la aleación, le ayudaremos a seleccionarla; la comparativa está disponible en la página aleaciones de aluminio.

Arena de moldeo

Las arenas autofraguantes (aglomeradas químicamente) proporcionan moldes rígidos y buena precisión dimensional, lo que reduce los sobrantes y el mecanizado, especialmente en piezas de gran tamaño. Las arenas clásicas, aglomeradas con bentonita, son más económicas en producción en serie con máquinas de moldeo. La elección de la arena corresponde a la fundición y depende del tamaño de la pieza, de la serie y de los requisitos, pero influye en las tolerancias y en el precio.

Modelo

El modelo de madera es el más económico y basta para prototipos y series cortas. En series largas compensa un modelo de plástico o metal, más duradero y preciso, que requiere menos reparaciones y sustituciones. Conviene reutilizar un modelo existente y, si no hay documentación, parte de la pieza puede escanearse para reproducir el modelo.

DFM: principios de diseño que reducen el coste

DFM (diseño para la fabricación) es el diseño orientado a la tecnología de producción. Para piezas de aluminio fundidas en arena, los principios más importantes son:

1. Espesores de pared uniformes – aproximadamente a partir de 3–5 mm, según el tamaño de la pieza fundida – sin engrosamientos locales que generen rechupes y requieran mazarotas adicionales.
2. Transiciones suaves y radios – las esquinas agudas favorecen grietas y defectos superficiales; un radio del orden de la mitad a todo el espesor de pared es un buen punto de partida.
3. Ángulos de desmoldeo – facilitan la extracción del modelo sin dañar el molde; los valores figuran en las tablas de ISO 8062-3:2023 o los facilita la fundición.
4. Plano de partición sencillo – un plano de partición plano supone un molde más económico y un moldeo más rápido.
5. Sin socavados innecesarios – cada socavado implica un macho o una parte móvil del modelo.
6. Nervios en lugar de paredes gruesas – rigidizan la pieza fundida sin aumentar la masa ni el riesgo de rechupes.
7. Tolerancias realistas – clase DCTG elegida según la tecnología, con requisitos más estrictos solo en las dimensiones funcionales.
8. Sobremedidas solo donde sea necesario – marque las superficies mecanizadas y las bases; el resto déjelo en bruto.

Las reglas detalladas con ejemplos las describimos en guía de diseño de piezas fundidas de aluminio, y las tolerancias y sobremedidas, en el artículo sobre tolerancias de las piezas fundidas según ISO 8062-3.

Rendimiento del metal, mazarotas y piezas rechazadas

Al molde se vierte más metal del que pesa la pieza fundida: parte va al sistema de colada y a las mazarotas, que alimentan la pieza durante la solidificación. La relación entre la masa de la pieza y la masa de metal vertido es el rendimiento. Cuantos más engrosamientos y nudos térmicos aislados haya, más mazarotas y peor rendimiento. Conviene, por tanto, aligerar las secciones gruesas o distribuirlas de modo que la solidificación avance hacia la mazarota.

Sin embargo, el mayor coste son los rechazos. La porosidad gaseosa, los rechupes o las inclusiones implican volver a moldear, colar y mecanizar. Sobre las causas más frecuentes de defectos escribimos en el artículo errores más frecuentes en la fundición en arena de aluminio.

Cantidad, lotes y organización del pedido

• Indique la cantidad anual y el tamaño del lote. De ello dependen el material del modelo y el método de moldeo.
• Agrupe los pedidos. Cada preparación de la producción tiene un coste fijo: un lote mayor lo reparte entre más piezas.
• Considere cambiar de tecnología al aumentar la serie. Cuando la demanda crece, la coquilla puede ofrecer un coste por pieza menor y menos mecanizado; la comparación está en el artículo fundición en arena frente a coquilla.
• Pida la pieza terminada. Una pieza fundida mecanizada y acabada por un único proveedor supone menos transporte y una responsabilidad clara sobre las dimensiones.

Preguntas frecuentes

Presupuesto de piezas fundidas en arena

Envíenos su plano o modelo 3D y prepararemos un presupuesto. Fabricamos piezas de fundición en arena de aluminio en un rango de 1 a 100 kg, en cajas de hasta 1000 mm. Ver oferta fundición en arena de aluminio. Solicite un presupuesto.