Fundición

Fundición, proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de un metal o una aleación fundida sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión, la forja, la extrusión, el mecanizado y el laminado. Ver Siderurgia; Metalurgia.

La fundición implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plástico o metal con la forma del objeto terminado; más tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirándolo después, y a continuación se vierte metal fundido en el molde (este último proceso se conoce como colada).

En los casos en que el número de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero cuando el número es elevado, puede ser de plástico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo mayores para compensar la contracción de la pieza fundida al enfriarse, y los modelos de objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los núcleos (véase más adelante). Aunque los modelos pueden hacerse de una sola pieza, cuando su forma es complicada resulta más fácil sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o más partes. Por esa misma razón, los modelos de objetos con lados rectos se suelen fabricar con un ligero rebaje en su espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al montarlas.

La mejor forma de comprender el proceso de fabricación del molde y fundido de la pieza es por medio de una pieza sencilla, por ejemplo, un tubo con pestañas en un extremo, como el que aparece en la figura 1 de la ilustración adjunta. El modelo de la pieza se muestra en la figura 2. La mayoría de los moldes se preparan empleando dos cajas de madera (sin fondo ni tapa) dotadas de salientes u otros sistemas que hacen que ambas cajas ocupen la misma posición relativa al unirlas (figura 3). Al hacer el molde, la parte plana de una mitad del modelo se coloca sobre una superficie plana, y la caja inferior se sitúa encima. Se vierte arena de moldeado en la caja y se apelmaza hasta que se llena toda la caja. A continuación se da la vuelta a la caja y se pone en su lugar la otra mitad del modelo (el resultado de esta operación se ve en la figura 4). Se espolvorea sobre la superficie de la caja una arena seca especial denominada arena de separación; después se coloca la caja superior, se llena de arena y ésta se comprime. A continuación se separan las dos mitades del molde y se retira el modelo. Se perforan uno o más agujeros o bocas de vertido a través de la arena de la caja superior, así como orificios más pequeños o respiraderos para que salga parte del vapor que se forma cuando se vierte el metal caliente en el molde.

Por último se prepara el núcleo, la parte del molde correspondiente al hueco de la pieza fundida. En el tubo mostrado en la figura 1, el núcleo es un simple cilindro, pero una pieza compleja puede exigir uno o más núcleos de forma elaborada. Los núcleos se fabrican aparte en cajas de núcleos que sirven como modelo. Después de darles forma se cuecen en un horno hasta que son lo bastante resistentes para ser manejados. El núcleo se coloca dentro de la caja inferior del molde (figura 5) y se vuelve a montar la caja superior. El molde ya está listo para el vertido.

Después de fundirlo en un horno, el metal se vierte a mano desde un crisol —cuando las piezas son pequeñas— o, en la mayoría de los casos, desde un cucharón o cubo de gran tamaño transportado por una grúa o una vagoneta, hasta que el molde está totalmente lleno. Cuando la pieza se haya enfriado, se saca del molde de la caja. Los salientes de metal formados en las bocas y respiraderos tienen que serrarse o eliminarse de alguna otra forma.

La arena empleada para la fundición contiene suficiente arcilla para mantener la cohesión si se humedece antes de usarla. La arena de separación sirve tan sólo para que las cajas se desprendan sin dificultad; es una arena seca con un contenido de arcilla bajo o nulo. Se utiliza arena para los moldes porque permite que escape una cierta cantidad de vapor y gas cuando se vierte el metal. Para los metales con puntos de fusión bajos, como el latón, es posible emplear materiales de moldeado sólidos, como escayola o yeso. Estos moldes, igual que los metálicos, tienen superficies más lisas que los moldes de arena, por lo que las piezas fundidas tienen un acabado más fino y detallado. Sin embargo, no se pueden utilizar para fundir hierro. En la fundición se emplean muchas variantes y técnicas especiales. En un proceso de fabricación, muchas veces resulta muy útil confeccionar dos o más piezas con un solo molde. Es posible realizar modelos de objetos compuestos de varias piezas con partes superpuestas, para poder retirar el modelo del molde pieza por pieza sin afectar a la arena. Cuando se funden piezas de maquinaria como engranajes, cuyo borde tiene que ser lo más resistente posible, en ocasiones se colocan en el molde piezas de hierro o acero alrededor del borde. Estas piezas conducen muy bien el calor, con lo que la parte de la pieza situada en sus proximidades se endurece con rapidez, lo que proporciona mayor resistencia al metal. A veces, las ruedas o engranajes grandes se funden sin cajas, en recipientes de arena situados directamente sobre el suelo de la fundición. En esos casos, la forma de la rueda se talla directamente en la arena, y se colocan núcleos en el molde para formar el cubo o eje central y los radios.

La fundición o colada centrífuga es un método para fundir objetos de forma circular, y consiste en hacer girar rápidamente un molde circular durante el fundido. No hace falta núcleo, porque la rotación del molde mantiene el metal apretado contra él debido a la fuerza centrífuga. Esta técnica es útil para fabricar tubos metálicos.

En la fundición inversa, una adaptación del proceso de cera perdida para la fabricación de piezas fundidas ornamentales, el modelo se construye en cera, a menudo con una máquina de fundido a presión, y se recubre con una pasta de material refractario que se deja secar. Esta capa refractaria, con el modelo de cera dentro, se recubre de arena y después se cuece todo el molde. La cera se derrite y se vierte fuera del molde, con lo que éste queda listo para recibir el metal. Las piezas fabricadas con este proceso tienen una gran precisión y reproducen bien detalles finos.

En el proceso de fundición continua se vierte acero fundido a un ritmo constante sobre la parte superior de un molde de sección transversal uniforme refrigerado por agua, y se extrae acero sólido de la parte inferior del molde de forma continua.