¿Cuáles son las etapas principales del proceso de fundición de aluminio?
La fundición de aluminio consiste en verter aluminio líquido en un molde, donde el metal solidifica y adopta la forma de la pieza terminada. El proceso consta de varias etapas: preparación y fusión de la aleación, fabricación del molde, colada, extracción y limpieza de la pieza fundida, mecanizado y control de calidad. A continuación describimos cada una de ellas y, en las etapas seleccionadas, cómo trabajamos en nuestra fundición.
1. Preparación del material
Selección y preparación de la aleación
El primer paso es seleccionar la aleación de aluminio que cumpla los requisitos técnicos y mecánicos de la pieza. Las aleaciones de aluminio para fundición contienen elementos de aleación, principalmente silicio, y también magnesio y cobre, que mejoran la fluidez y la resistencia. La composición de las aleaciones para fundición se define en la norma PN-EN 1706; fundimos, entre otras, las aleaciones EN AC-42000, 46200, 46500, 47100 y 51300. La materia prima son lingotes de aleación para fundición ya elaborada. Más información sobre la selección de materiales en la página aleaciones de fundición de aluminio.
Fusión del aluminio y depuración de la aleación
El aluminio puro funde a 660 °C, y las aleaciones de aluminio para fundición a una temperatura inferior, ya que el silicio reduce el punto de fusión (la aleación eutéctica AlSi12 solidifica a unos 577 °C). Para la colada en moldes, el metal suele sobrecalentarse hasta unos 680–760 °C, y en la fundición a presión, algo menos. En nuestra fundición, la carga se funde en hornos eléctricos de fundición con control digital de la colada, y el metal líquido se refina, eliminando hidrógeno y óxidos, y se modifica, lo que mejora la estructura y las propiedades de la pieza fundida.
2. Fabricación del molde de fundición
Diseño del molde
El molde se diseña a partir del plano o del modelo 3D de la pieza: se determinan el plano de partición, el sistema de colada y las mazarotas, y a las dimensiones se añaden sobremedidas para mecanizado y la contracción de fundición. Los moldes de inyección se diseñan con sistemas CAD/CAM y se verifican mediante simulación del flujo de la aleación.
Fabricación del molde
El material del molde depende del método de fundición. El molde de arena se fabrica con masa de moldeo (arena con aglutinante) a partir de un modelo; después de la colada, el molde se rompe para extraer la pieza. El modelo es mucho más barato que una coquilla, por lo que este método resulta adecuado para prototipos, series cortas y piezas grandes. Coquilla es un molde metálico permanente, reutilizable, destinado a series repetitivas, y el molde de inyección es un molde de acero para herramientas destinado a la fundición a alta presión. Los modelos, machos y coquillas los fabricamos en nuestro propio taller de modelos (en algunos proyectos, con socios de confianza), y los moldes de inyección, en nuestro departamento de herramentales. Comparamos los tipos de moldes en el texto moldes de fundición.
3. Proceso de colada
Vertido del metal en el molde
El metal líquido se vierte en el molde a través del sistema de colada de forma uniforme, sin interrupciones y a la temperatura adecuada. Una colada demasiado turbulenta introduce óxidos en la pieza, y un metal demasiado frío no llena las paredes finas. En los moldes de arena y en las coquillas, el metal se vierte por gravedad, normalmente con cuchara de fundición, mientras que en la fundición a presión la máquina lo inyecta en el molde a alta presión.
Enfriamiento y solidificación
Tras la colada, el metal solidifica y se enfría. En la coquilla metálica y en el molde de inyección, el calor se extrae más rápido que en la arena, por lo que las piezas tienen una estructura más fina, y la superficie lisa del molde proporciona una superficie más lisa en la pieza. La solidificación se controla de forma direccional, para que las mazarotas alimenten la pieza con metal líquido a medida que se contrae; de lo contrario, se forman cavidades y porosidad de contracción.
4. Extracción de la pieza del molde
Desmoldeo o apertura de la coquilla
El molde de arena se rompe una vez que la pieza se ha enfriado lo suficiente, mientras que la coquilla o el molde de inyección se abre justo después de la solidificación de la pieza y se reutiliza.
Limpieza de la pieza
Se separan de la pieza el sistema de colada y las mazarotas, y se eliminan los restos de masa de moldeo y las rebabas. Según los requisitos, la superficie de la pieza se granalla, se lija o se pule.
5. Acabado
Mecanizado
Las superficies funcionales (orificios, roscas, planos de apoyo) suelen mecanizarse después de la colada: fresado, torneado, taladrado y roscado. Las piezas se mecanizan en máquinas CNC en la misma planta y, previa solicitud, aplicamos recubrimiento en polvo.
Tratamiento térmico
Parte de las piezas fundidas se somete a tratamiento térmico, por ejemplo recocido, que elimina tensiones y estabiliza las dimensiones, o temple y envejecimiento, que aumentan la resistencia y la dureza. El tratamiento térmico se realiza a petición del cliente; sus tipos se describen en el texto tratamiento térmico de piezas fundidas.
6. Control de calidad
Inspección visual y dimensional
Las piezas fundidas se inspeccionan en busca de defectos superficiales, como grietas, cierres en frío o porosidad, y se miden para confirmar que las dimensiones cumplen las tolerancias del plano, a menudo definidas según una norma PN-EN ISO 8062-3.
Ensayos no destructivos
Si es necesario, los defectos internos, como poros por gas o rechupes, se detectan mediante ensayos radiográficos, y las discontinuidades que afloran a la superficie, mediante ensayos por líquidos penetrantes. El tipo y alcance de los ensayos y los criterios de aceptación se acuerdan con el cliente en condiciones técnicas de recepción de piezas fundidas.
Ensayos de resistencia
A petición del cliente realizamos ensayos de resistencia y análisis de la estructura del material. Estos confirman que la pieza fundida cumple las propiedades mecánicas requeridas.
Resumen
La fundición de aluminio abarca la preparación y fusión de la aleación, la fabricación del molde, el vertido y la solidificación, la extracción y limpieza de la pieza, el mecanizado y el control de calidad; cada una de estas etapas influye en la calidad de la pieza terminada. En nuestra fundición colamos aleaciones de aluminio en coquilla (de 0,1 a 50 kg), en moldes de arena (de 1 a 100 kg) y a presión (en series de hasta 100 000 uds. al año), y mecanizamos y recubrimos las piezas en la misma planta.
Ver también: defectos más frecuentes en las piezas fundidas de aluminio y sus causas, aleaciones de aluminio para fundición i cuánto cuesta una pieza de fundición de aluminio.
¿Necesita piezas fundidas de aluminio? Envíe el plano o el modelo 3D a odlewnia@adjatech.pl o llame por teléfono: +48 61 662 43 37 (lun–vie 8:30–16:30).
Alcance de los servicios: oferta de producción de la fundición.