¿Qué es el casting?

La fundición es el proceso de fabricación en el que se vierte un material líquido, típicamente un metal o una aleación, en un molde que contiene una cavidad hueca de la forma deseada. El material se deja entonces solidificar. Las piezas solidificadas (llamadas piezas fundidas) se expulsan después del molde o se rompen para completar el proceso.

Su propósito central en equipos mecánicos es la fabricación de piezas metálicas complejas, de alta resistencia y duraderas que son difíciles o económicamente inviables de producir mediante otros métodos tales como mecanizado o forja.

¿Por qué la fundición es tan común en los equipos mecánicos?

La fundición ofrece una serie de ventajas únicas que la hacen indispensable:

Geometría compleja: permite producir piezas con pasajes internos complejos (como la camisa de refrigerante en el bloque del motor), curvas complejas y rebajas en una sola pieza.

Producción en masa: Una vez creado el molde, es muy eficiente y económico producir grandes cantidades de piezas idénticas.

Versatilidad de los materiales: Casi cualquier metal o aleación que se pueda fundir se puede fundir, incluyendo hierro, acero, aluminio, bronce y zinc.

Rentabilidad de piezas complejas: Para piezas grandes o complejas, la fundición a menudo es mucho más barata que mecanizar con bloques de metal sólidos (que generan una gran cantidad de residuos) o montar con muchas piezas más pequeñas.

Excelente relación resistencia-peso (para algunos procesos): Procesos como la fundición de inversión pueden producir piezas muy resistentes y ligeras.

Capacidad de fabricar piezas grandes: La fundición es uno de los pocos métodos que permiten la producción de piezas grandes, como carcasas de turbinas o bastidores de prensa.

Materiales clave para fundición de maquinaria y equipos

La elección del material es crucial para la funcionalidad de la pieza.

Acero: Alta resistencia y tenacidad para aplicaciones exigentes. Para carcasas de turbinas, equipos de minería y componentes estructurales.

Aleaciones de cobre (bronce, latón): excelente resistencia a la corrosión, buenas propiedades de carga y alta conductividad térmica/eléctrica. Para válvulas, bombas, engranajes, rodamientos y componentes marinos.

Ejemplos de aplicaciones específicas en equipos mecánicos

Motores de combustión interna:

Bloque del motor: La base del motor, con pasajes complejos para el refrigerante y el aceite. Fabricado casi exclusivamente por fundición de arena (de hierro o aluminio).

Culata de cilindro: aloja las válvulas y la cámara de combustión. También principalmente fundición de arena.

Pistón: Generalmente fabricado usando fundición a presión permanente, tiene una estructura de grano fina y buena resistencia.

Bombas, compresores y válvulas:

Carcasa de bomba/compresor (voluta): tiene una geometría interna compleja para dirigir el flujo de fluido. Fabricado por fundición de arena o fundición de inversión, dependiendo del tamaño y la precisión.

Impulsor: la compleja geometría de la cuchilla es ideal para la fundición de inversión.

Cuerpo de la válvula: debe soportar altas presiones y a menudo tiene puertos internos complejos. Fabricado por fundición de arena o fundición de inversión.

Transmisión de potencia:

Caja de engranajes y carcasa: carcasa de engranajes y rodamientos, generalmente fabricada por fundición a presión (para pequeñas instalaciones) o fundición de arena (para grandes instalaciones industriales).

Engranajes grandes: se pueden moldear en arena en blanco casi neto antes de mecanizar los dientes.

Maquinaria pesada y máquinas herramienta:

Marco y base: requiere alta rigidez y amortiguación de vibraciones. El hierro fundido de arena es el material de elección para muchas máquinas herramienta, prensas y equipos agrícolas.

Aeroespacial y turbomáquinas:

Palas de turbina/paletas de guía: con canales de refrigeración internos extremadamente complejos que deben soportar temperaturas extremas. Hecho de aleación de alta temperatura mediante fundición de inversión de precisión.

Limitaciones y consideraciones de diseño

Acabados superficiales y tolerancias: generalmente menos que las piezas mecanizadas o forjadas, aunque procesos como la fundición de inversión están cerca.

Defectos: Si el proceso no se controla cuidadosamente, pueden ocurrir defectos internos tales como porosidad, poros de contracción e inclusiones.

Propiedades mecánicas más bajas: Aunque las propiedades mecánicas (especialmente la tenacidad al impacto) de las piezas fundidas estándar son buenas, generalmente son más bajas que las de las piezas forjadas del mismo material debido a la estructura de grano más gruesa.

Tiempo de entrega: El tiempo de entrega inicial para fabricar moldes (especialmente arena y fundición de inversión) puede ser largo, aunque el costo de cada pieza es bajo.

en conclusión

La fundición es la columna vertebral de la fabricación moderna de maquinaria y equipos. Proporciona la capacidad única de fabricar piezas metálicas fuertes, complejas y a menudo grandes de una manera económicamente viable. Desde el automóvil que conduce hasta la planta de energía que le proporciona electricidad, las piezas de fundición están trabajando duro, a menudo fuera de la vista, para cumplir las funciones de innumerables sistemas mecánicos. La elección de un proceso de fundición específico es una decisión de ingeniería crítica que requiere un equilibrio entre factores como complejidad, costo, volumen y propiedades del material.