Lección 1.4Dar formaCapítulo 1 · Fundición

Fundición a presión

Metal inyectado en una matriz de acero a alta presión

La fundición a presión inyecta metal fundido a alta velocidad y alta presión en un molde de acero templado, llamado matriz, y lo abre segundos después. Los marcos de portátiles y móviles, las carcasas de cajas de cambios de coches y las manillas de puertas se hacen así. Es la forma más rápida de fabricar grandes cantidades de piezas metálicas precisas y de pared fina.

Foto: Gabeincal, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons

Fundición a presión · máquina de cámara fría en la inyecciónLa figura muestra la matriz cerrada en el momento de la inyección; los números en círculo corresponden a los pasos de abajo.

Cómo funciona

Cierra y sujeta la matriz. La mitad móvil de la matriz se empuja contra la mitad fija y se mantiene con una sujeción hidráulica. La fuerza de cierre suele ser de cientos a miles de toneladas, para que la matriz siga cerrada bajo presión.
Llena la cámara de inyección. Una dosis medida de metal fundido, normalmente aluminio, se vierte con cuchara en la cámara de inyección (un tubo de acero que lleva a la matriz). Esta es la máquina de cámara fría; para el zinc, una máquina de cámara caliente tiene su bomba sumergida en el metal fundido.
Inyecta. El émbolo (un pistón hidráulico) dispara el metal a la cavidad en una fracción de segundo y luego sigue empujando a alta presión, a menudo varios cientos de bar, para compactar el metal mientras se contrae.
Enfría en la matriz. El agua que circula por canales en el acero retira el calor rápidamente. Las piezas finas se solidifican en segundos.
Abre, expulsa y recorta. La mitad móvil retrocede y los expulsores (varillas de acero) empujan la pieza fundida hacia fuera, normalmente a la pinza de un robot. Los canales de colada, el sobrante llamado galleta y la rebaba fina (metal que se cuela por la línea de partición) se recortan en una prensa.

Datos clave

Materiales: Aleaciones de aluminio, zinc y magnesio; algo de latón. No acero, que está demasiado caliente para la matriz
Piezas típicas: Carcasas de motores y cajas de cambios, marcos de portátiles y móviles, cuerpos de herramientas eléctricas, manillas de puertas, grifos, coches de juguete
Tamaño de pieza: Desde unos pocos gramos (piezas de zinc) hasta bajos de coche enteros de unos 50 a 100 kg en las máquinas más grandes
Precisión: Unos ±0,05 a ±0,2 mm en detalles pequeños
Acabado superficial: Lisa: Ra (rugosidad media) de aproximadamente 1 a 2,5 µm, lista para pintar o recubrir
Tamaño de lote adecuado: De decenas de miles a millones de piezas
Coste de utillaje y máquina: Matrices de decenas de miles a más de un millón de dólares; máquinas de cientos de miles a millones
Velocidad: De segundos a unos dos minutos por inyección, según el tamaño de la pieza

Ventajas y límites

Ventajas

Ciclos muy rápidos, ideal para la producción en masa
Paredes finas, a menudo de 1 a 3 mm, y detalle fino
Precisa y lisa, necesita poco mecanizado
Las piezas pueden incluir resaltes, nervios y letras en una sola inyección

Límites

Las matrices son muy caras, así que los lotes pequeños no se amortizan
Limitada a metales de bajo punto de fusión como el aluminio, el zinc y el magnesio
El aire atrapado deja poros diminutos, así que la mayoría de las piezas no se pueden tratar térmicamente ni soldar con facilidad
Plazo largo, a menudo meses, para diseñar y construir una matriz

Dónde se usa

AutomociónCarcasas de cajas de cambios y de motores, soportes, grandes piezas de carrocería coladas de una pieza
ElectrónicaMarcos de portátiles y móviles, disipadores de calor, carcasas de conectores
Bienes de consumoCuerpos de herramientas eléctricas, piezas de electrodomésticos de cocina, coches de juguete
Herrajes de construcciónManillas de puertas, cerraduras, grifos (a menudo de zinc, luego recubiertos)
IluminaciónCarcasas de farolas, disipadores de calor de LED

Cómo reconocerlo

Superficies lisas y uniformes y detalle nítido, a menudo pintadas o cromadas.
Pequeñas marcas redondas, ligeramente elevadas o hundidas, donde los expulsores empujaron la pieza.
Una fina línea recortada en la línea de partición, a veces con diminutos restos de rebaba.
Paredes finas reforzadas con nervios, y resaltes redondos (postes) para tornillos.

Compáralo con

Colada en molde permanente1.3también un molde de acero reutilizable, pero se llena por gravedad, así que es más lenta y necesita paredes más gruesas, con utillaje más barato.Colada semisólida1.7inyecta un metal pastoso, en parte sólido, en vez de un líquido, lo que da menos poros y piezas más resistentes.Moldeo por inyección2.1la misma idea para plásticos, a temperaturas mucho más bajas.

Míralo

RCM Industries, Inc. · El ciclo completo explicado por un fundidor a presión

Pedeo Hogedrukgieterij · Una célula de colada de aluminio en producción: vertido, inyección y expulsión

DyCast Specialties Corporation · Fundición de zinc en cámara caliente de piezas pequeñas, de cerca

Bühler Group · Una máquina gigante que cuela grandes secciones de carrocería de coche de una sola inyección

Ver fotos reales

Wikipedia: Fundición a presión — máquinas de cámara caliente y fría, fotos de utillaje abierto y de una célula en marcha
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

El metal se fuerza a alta presión, no se vierte por gravedad.
Las costosas matrices de acero solo se amortizan con altos volúmenes.
Piezas rápidas, precisas y de pared fina, sobre todo en aluminio, zinc y magnesio.