Lección 1.3Dar formaCapítulo 1 · Fundición

Colada en molde permanente

Metal vertido por gravedad en un molde de acero reutilizable

La colada en molde permanente vierte metal fundido, normalmente por gravedad, en un molde de acero o fundición que se abre y se usa de nuevo miles de veces. Los pistones de coche y muchas llantas y culatas de aluminio se hacen así. Se sitúa entre el moldeo en arena y la fundición a presión: mejores piezas que con arena, utillaje mucho más barato que con fundición a presión.

Foto: U.S. National Archives, Public domain, vía Wikimedia Commons

Colada en molde permanente · recubre, vierte, abreLee los tres paneles de izquierda a derecha; los números en círculo corresponden a los pasos de abajo.

Cómo funciona

Recubre y precalienta el molde. Las dos mitades de acero se rocían con un fino recubrimiento cerámico, que las protege y ralentiza el enfriamiento. Se mantienen calientes, normalmente a unos 200 a 400 °C, para que el metal no se solidifique demasiado pronto.
Coloca los machos y cierra. Entran los machos (insertos que forman agujeros y huecos). Pueden ser de acero, que se extraen tras cada ciclo, o de arena, que se rompen después. Las mitades se sujetan juntas a lo largo de la línea de partición.
Vierte. El metal fundido, casi siempre aluminio, se vierte con cuchara en el bebedero. La gravedad llena la cavidad; algunas máquinas inclinan el molde para llenarlo con suavidad, y las máquinas de baja presión empujan el metal desde abajo.
Déjalo enfriar en el molde. El acero extrae el calor rápido, así que el metal se solidifica en aproximadamente un minuto o unos pocos minutos. El enfriamiento rápido da grano fino (cristales pequeños) y un metal más resistente que el del moldeo en arena.
Abre y retira la pieza. Las mitades se abren, se extraen los machos y la pieza fundida se levanta. Se corta el bebedero y el molde queda listo para el siguiente ciclo.

Datos clave

Materiales: Sobre todo aleaciones de aluminio y magnesio, también aleaciones de cobre (latón, bronce) y algo de fundición
Piezas típicas: Pistones, llantas de aluminio, culatas, carcasas de engranajes y bombas, pinzas de freno, utensilios de cocina
Tamaño de pieza: Normalmente desde unos 100 g hasta alrededor de 50 kg
Precisión: Unos ±0,3 a ±0,5 mm en un detalle de 100 mm
Acabado superficial: Bastante lisa: Ra (rugosidad media) de aproximadamente 2,5 a 6 µm
Tamaño de lote adecuado: Volumen medio a alto: de unos pocos miles a cientos de miles de piezas al año
Coste de utillaje y máquina: Los moldes de acero cuestan aproximadamente de diez mil a cien mil dólares o más
Velocidad: Unos pocos minutos por pieza y molde; a menudo funcionan varios moldes en paralelo

Ventajas y límites

Ventajas

Mayor precisión y superficies más lisas que el moldeo en arena
El enfriamiento rápido da grano fino y buena resistencia
Pocos huecos de gas, así que las piezas se pueden tratar térmicamente y soldar
Los moldes duran de miles a más de cien mil piezas

Límites

El molde es caro, así que los lotes pequeños no se amortizan
Limitada sobre todo a aleaciones de aluminio, magnesio y cobre; el acero está demasiado caliente para el molde
Las formas deben salir de un molde rígido, así que los contrasalidas necesitan machos
Más lenta que la fundición a presión, y las paredes deben ser más gruesas, de unos 3 a 4 mm como mínimo

Dónde se usa

AutomociónPistones, culatas, llantas, pinzas de freno, piezas de suspensión
Aeroespacial y defensaCarcasas y soportes de aleaciones de aluminio
MaquinariaCuerpos de bombas, carcasas de engranajes, piezas hidráulicas
FontaneríaCuerpos de válvulas y accesorios de latón y bronce
Artículos para el hogarUtensilios de cocina de aluminio fundido, piezas de lámparas y muebles

Cómo reconocerlo

Una superficie bastante lisa y algo mate: mucho más fina que la del moldeo en arena, algo más rugosa que la de la fundición a presión.
Una línea de partición limpia y recta donde se encontraron las mitades de acero.
Paredes más gruesas que en una pieza de fundición a presión, a menudo de 4 mm o más.
Un resto cortado del bebedero, a menudo en una sección gruesa de la pieza.

Compáralo con

Moldeo en arena1.1el molde es de arena y se destruye cada vez; más barato para lotes pequeños, pero más rugoso.Fundición a presión1.4también un molde de acero reutilizable, pero el metal se inyecta a alta presión, así que es más rápido y hace paredes más finas.Colada centrífuga1.5un molde metálico giratorio usa la fuerza en vez de la gravedad para llenar y compactar el metal.

Míralo

THORS eLearning Solutions · Una explicación animada para principiantes de la colada por gravedad en molde permanente

Densen_casting · Una fundición de producción vertiendo aluminio en moldes de acero, ciclo tras ciclo

Kurtz Casting Solutions · Cómo los robots manejan células automatizadas de colada por gravedad

Kurtz Casting Solutions · La variante de baja presión, en la que el metal se empuja hacia el molde desde abajo

Ver fotos reales

Wikipedia: Colada en molde permanente — variantes por gravedad, por rotación, de baja presión y de vacío, materiales de molde y productos
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

El molde es de acero o hierro y se reutiliza miles de veces.
Lo llena la gravedad (o la baja presión), no la inyección a alta presión.
Mejor y más resistente que las piezas de moldeo en arena, con utillaje más barato que la fundición a presión.