Tecnologías Avanzadas de Fundición: Coquilla, Cera Perdida y Moldeo en Cáscara

Métodos de Fundición en Molde Metálico y Especiales

1. Fundición en Coquilla (Moldeo Metálico Permanente)

Las coquillas son moldes metálicos permanentes que permiten obtener un número elevado de piezas idénticas utilizando el mismo molde (lo que implica un coste inicial más elevado). Dado que el metal es un mejor conductor de calor que la arena, la velocidad de enfriamiento es mayor, resultando en una estructura y propiedades mecánicas superiores. Se consigue una mayor precisión dimensional de las piezas fundidas, lo que reduce el mecanizado posterior y mejora el aspecto superficial.

1.1. Coquilla por Gravedad

Se realiza de manera similar al moldeo en arena, por acción de la gravedad, sin presión externa adicional.

• Colada Directa: Se vierte por la parte superior. Solo se emplea cuando la altura es pequeña. Se recomienda verter el metal con suavidad sobre una pared para minimizar la turbulencia. Pueden aparecer inclusiones de aire o espuma.
• Colada en Fuente: Debe efectuarse rápidamente, utilizando uno o más bebederos que llegan desde la superficie superior hasta la base del molde de la coquilla.
• Colada por el Costado: Los bebederos pueden colocarse inclinados o adoptar diferentes formas. Es frecuente disponer dos bebederos simétricos y verter el metal alternativa o simultáneamente para uniformizar la temperatura.

1.2. Coquilla bajo Presión (Die Casting)

El metal se introduce en el interior del molde bajo una presión que provoca que el metal fundido se comporte como un líquido que llena la cavidad rápidamente.

• Cámara Fría: El horno donde se encuentra el metal y la unidad de inyección están separados.
• Cámara Caliente: El horno y la unidad de inyección forman un único elemento. Se utiliza en la fabricación de piezas pequeñas: automóviles, máquinas de uso doméstico, etc.

Este método permite fundir piezas de formas complicadas de manera económica, obteniendo piezas con gran precisión, buen acabado y excelentes propiedades mecánicas. Sin embargo, los moldes son costosos.

2. Colada Centrífuga

Este proceso implica hacer girar el molde alrededor de un eje de simetría, de modo que la fuerza centrífuga obliga al metal fundido a rellenar todas las cavidades.

Se utiliza principalmente para moldear piezas de revolución, como tubos, sin necesidad de utilizar machos (núcleos), ya que la acción de la fuerza centrífuga hace que el metal se deposite uniformemente sobre las paredes del molde. Permite colar espesores más delgados y las piezas obtenidas presentan pocas grietas. No obstante, el molde es costoso.

3. Fundición a la Cera Perdida (Investment Casting)

Este método se utiliza tradicionalmente para la fabricación de objetos artísticos y decorativos, así como para elaborar piezas de joyería y componentes industriales pequeños de alta precisión.

El proceso se desarrolla en varias etapas:

1. Se crea un modelo en cera.
2. El modelo se recubre con una capa fina de arena de sílice y yeso.
3. Se introduce en un recipiente que contiene sílice mezclada con un agente aglomerante para formar un molde rígido.
4. Es necesario prever los agujeros para la colada y para la salida del aire.
5. Se deja secar el recubrimiento para que tome la forma del modelo.
6. Posteriormente, se calienta el conjunto. La cera se funde (se «pierde») y se recoge, pudiendo ser reutilizada.
7. Finalmente, se realiza la colada del metal fundido y se deja solidificar.
8. Se rompe el molde cerámico para extraer la pieza.

4. Moldeo en Cáscara (Shell Molding)

Este método implica mezclar arena con una pequeña proporción de resina plástica para la fabricación del molde. La arena resinada se pone en contacto con un modelo metálico previamente calentado.

Por efecto del calor, la resina aglomera la arena formando una capa delgada. El resultado es un molde muy poroso en forma de cáscara que se separa del modelo.

El proceso se realiza mediante máquinas especiales y presenta las siguientes características:

Ventajas:

• Moldes ligeros.
• Piezas de mayor precisión dimensional.

Inconvenientes:

• La inversión en maquinaria solo es rentable si se aplica a grandes series de producción.
• La arena resinada tiene un precio mayor que la arena de moldeo ordinaria.
• Necesidad de utilizar modelos metálicos, que suelen ser más caros.