Procesos de Fabricación Metálica: Moldeo, Mecanizado y Deformación

Procesos de Fabricación Metálica

La fabricación de objetos metálicos abarca una variedad de técnicas diseñadas para dar forma y acabado a los metales. Estos procesos se pueden clasificar principalmente en moldeo, mecanizado por arranque de viruta y deformación.

Moldeo: Creación de Piezas a Partir de Metal Fundido

El moldeo es un procedimiento de fabricación de objetos metálicos que consiste en verter metal fundido en un molde. Tras la solidificación y el enfriamiento, se obtiene una pieza con la forma del molde empleado. Este método es versátil, permitiendo la creación de formas tanto simples como complejas. Sus ventajas incluyen la reducción de costos en comparación con otros procesos de fabricación, rentabilidad en bajos volúmenes de producción y una minimización de desperdicios.

Componentes Clave de un Molde:

• Orificio de colada
• Cuchara de vaciado
• Metal fundido
• Línea de separación
• Molde de arena
• Pieza de fundición
• Bebedero y alimentador
• Pieza fundida sólida

Tipos de Moldeo:

Moldeo en Arena

Este método implica la elaboración de moldes a partir de una mezcla de arena de sílice y bentonita (aproximadamente un 30-35%), con una cantidad controlada de agua. Una vez preparado el molde, se vierte el metal fundido.

Moldeo en Coquilla

Los moldes se fabrican con materiales como fundiciones, aceros especiales o grafitos. Son moldes reutilizables que permiten una producción rápida y obtienen buenos acabados superficiales con baja cantidad de desperdicios. El enfriamiento rápido confiere mayor resistencia a las piezas. Sin embargo, su coste es elevado, no son adecuados para piezas complejas y el tiempo de construcción del molde es prolongado.

Moldeo por Gravedad

El metal fundido se vierte en un molde, y este llena las cavidades por su propio peso.

Moldeo por Presión (Fundición a Presión)

El metal líquido se inyecta a alta presión (típicamente entre 10 y 14 MPa) en un molde metálico. Este proceso es ideal para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas de alta calidad, permitiendo conseguir pequeños detalles. Existen tres sistemas de inyección:

• Por centrifugación: El molde gira alrededor de un eje, y la fuerza centrífuga rellena todas las cavidades (ejemplo: tubos).
• En cámara caliente.
• En cámara fría.

Mecanizado por Arranque de Viruta: Eliminación de Material

El arranque de viruta consiste en eliminar material de una pieza mediante herramientas de corte para obtener la forma deseada.

Procesos de Mecanizado Comunes:

Torneado

Se emplea para crear superficies de revolución. La máquina utilizada es el torno, donde la pieza realiza un movimiento circular mientras la herramienta se desplaza linealmente.

Fresado

Es un proceso donde la pieza permanece fija y la herramienta tiene un movimiento rotatorio. Es, en cierto modo, el proceso opuesto al torneado.

Taladrado

Sirve para realizar agujeros utilizando una broca helicoidal. La pieza se mantiene inmóvil mientras la broca gira y avanza.

Mandrinadora

Se utiliza para el mecanizado de agujeros en piezas cúbicas que requieren tolerancias muy estrechas y una alta calidad de acabado. La pieza se mantiene fija mientras la herramienta gira.

Rectificadora

Empleada para mecanizados por abrasión, utilizando discos abrasivos. Se aplica generalmente después de que la pieza ha sido sometida a otros procesos de mecanizado para eliminar las impurezas mayores.

Centro de Mecanizado

Máquina automatizada capaz de realizar múltiples operaciones de mecanizado con mínima intervención humana. Destaca por su gran velocidad y alto coste.

Electroerosión

Este proceso genera un arco eléctrico entre la pieza y un electrodo en un medio dieléctrico. Las partículas de la pieza se arrancan hasta conseguir la forma deseada del electrodo.

Deformación Metálica: Modificación de la Forma sin Eliminación de Material

La deformación implica modificar la forma de una pieza metálica aplicando fuerzas, sin eliminar material.

Técnicas de Deformación:

Laminado

Proceso mediante el cual se reduce el espesor de una pieza larga utilizando un juego de rodillos que giran y aprietan el material.

• Laminado en caliente: Se realiza a una temperatura superior a la de recristalización del metal. Permite obtener secciones más rígidas, pero presenta mayores problemas de oxidación.
• Laminado en frío: Se realiza a una temperatura inferior a la de recristalización. El metal se enfría mientras se lamina. Se consiguen mayores resistencias mecánicas y mejores acabados superficiales.

Forja

Considerado uno de los métodos más antiguos de formación de metales. Consiste en comprimir el material para que adquiera la forma deseada. Generalmente se realiza en caliente.

Embutición

Consiste en colocar una lámina de metal sobre un dado y presionarla hacia una cavidad para que adopte su forma. El número de etapas necesarias depende de la forma y profundidad de la pieza a realizar.

Extrusión

Proceso de compresión en el cual el metal es forzado a fluir a través de una abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Puede ser en frío o en caliente, y existen dos tipos principales:

• Extrusión directa: Un pistón comprime el lingote, forzando el material a fluir por el extremo opuesto, adoptando la forma del dado.
• Extrusión indirecta: La presión del émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material.