La fundición es un proceso de fabricación en el que generalmente se vierte un material líquido en un molde , que contiene una cavidad hueca de la forma deseada, y luego se deja solidificar. La parte solidificada también se conoce como pieza fundida, que se expulsa o se rompe del molde para completar el proceso. Los materiales de fundición suelen ser metales o diversos materiales de fraguado temporal que curan después de mezclar dos o más componentes; ejemplos son el epoxi , el hormigón , el yeso y la arcilla . La fundición se utiliza con mayor frecuencia para crear formas complejas que, de otro modo, serían difíciles o antieconómicas de realizar con otros métodos. Los equipos pesados, como plataformas de máquinas herramienta, hélices de barcos, etc., se pueden fundir fácilmente en el tamaño requerido, en lugar de fabricarlos uniendo varias piezas pequeñas. [1] La fundición es un proceso que tiene 7.000 años de antigüedad. La pieza fundida más antigua que se conserva es una rana de cobre del 3200 a.C. [2]
A lo largo de la historia, la fundición de metales se ha utilizado para fabricar herramientas, armas y objetos religiosos. La historia y el desarrollo de la fundición de metales se remontan al sur de Asia (China, India, Pakistán, etc.). [3] Las tradiciones y religiones del sur de Asia dependían en gran medida de estatuas y reliquias fundidas. [4] Estos artículos frecuentemente estaban hechos de una aleación de cobre mezclada con plomo. [5] Desde el comienzo de la metalurgia , la mayoría de las piezas fundidas eran moldes simples de una o dos piezas hechos de piedra o cerámica. Sin embargo, hay evidencia de piezas fundidas a la cera perdida en numerosas civilizaciones antiguas. [4]
El proceso de la cera perdida se originó en la antigua Mesopotamia . El registro más antiguo conocido de fundición a la cera perdida es una tablilla de arcilla escrita en escritura cuneiforme en la antigua ciudad de Esparta, Babilonia, que registra específicamente cuánta cera se necesita para fundir una llave. [6] Las primeras piezas fundidas conocidas en el registro arqueológico mundial se realizaron en moldes de piedra abiertos. [7] Hay dos tipos de métodos de cera perdida, el método de cera perdida directa y el método de cera perdida indirecta. El método de moldeo directo consiste en convertir el material de cera en el mismo molde de cera que la fundición a mano u otras herramientas; el método de moldeo indirecto consiste en hacer el molde de cera a través del molde. El método de moldeo directo requiere que los artesanos tengan un alto nivel técnico, de lo contrario no se puede garantizar la calidad de las piezas fundidas. Sin embargo, la limitación del moldeo directo manual es que su eficiencia es demasiado baja para lograr una producción en masa. En este sentido, el moldeo indirecto tiene ventajas. En el moldeado indirecto, los artesanos suelen fabricar moldes a partir de piedra, madera, arcilla u otros materiales plásticos. [8]
Las primeras civilizaciones descubrieron que el plomo ayudaba a la fluidez del cobre fundido, lo que les permitía fundir diseños más complejos. Por ejemplo, la bailarina de Mohenjo-daro es una fundición de aleación de cobre que probablemente utiliza la técnica de la cera perdida. [4] La fundición a la cera perdida se remonta al 4000 a. C. o al período Calcolítico. [4] Uno de los ejemplos estudiados más antiguos de esta técnica es un amuleto de 6.000 años de antigüedad de la civilización del valle del Indo . [9]
A la India se le atribuye ser una de las primeras civilizaciones en utilizar métodos de fundición para producir monedas en masa. Alrededor de mediados del primer milenio a. C. (1000 a. C. - 1 a. C.), las monedas utilizadas estaban hechas de plata, pero a medida que avanzaba el milenio las monedas cambiaron a una aleación de cobre fundido. [4] Se desarrolló nueva tecnología para producir en masa las nuevas monedas de cobre. Se presentó un molde de plantilla de monedas apilable de varias piezas. Se colocaron varios moldes uno encima del otro en un cilindro de arcilla para que el metal fundido pudiera verterse por el centro, llenándose y solidificándose en los espacios abiertos. [4] Este proceso permitió producir cien monedas simultáneamente. [4]
En Oriente Medio y África Occidental, la técnica de la cera perdida se utilizó muy tempranamente en sus tradiciones metalúrgicas, mientras que China la adoptó mucho más tarde. En Europa occidental se considera que las técnicas de cera perdida apenas se utilizaron, especialmente en comparación con la civilización del valle del Indo. [4] No se encontraron piezas de cera perdida en la capital de Anyang durante la dinastía Shane (1600-1040 a. C.), mientras que se encontró una gran cantidad (100.000 piezas) de fragmentos de moldes. Esto llevó a la conclusión de que en la capital no se realizaba cera perdida durante esta dinastía. Sin embargo, el descubrimiento de una máscara hecha con moldura de inversión fechada alrededor del 1300 a. C. indicó que la técnica de la cera perdida puede haber influido en otras regiones de China. [10]
Los historiadores debaten el origen del desarrollo del cañón, pero la mayoría de la evidencia apunta a Turquía y Asia Central en los siglos XVIII y XIX. El proceso de fundición de un cañón es un poco más complejo con el uso de un núcleo de arcilla, una plantilla a la que se moldea arcilla a su alrededor y luego se rompe, seguido de un ensamblaje en un pozo de fundición que implica unir la fundición con bandas de hierro. [4]
En el trabajo con metales, el metal se calienta hasta que se vuelve líquido y luego se vierte en un molde. El molde es una cavidad hueca que incluye la forma deseada, pero el molde también incluye corredores y elevadores que permiten que el metal llene el molde. Luego se enfrían el molde y el metal hasta que el metal solidifica. A continuación se recupera del molde la pieza solidificada (la pieza fundida). Las operaciones posteriores eliminan el exceso de material causado por el proceso de fundición (como los corredores y las contrahuellas).
El yeso y otros materiales de curado químico, como el hormigón y la resina plástica, se pueden moldear utilizando moldes de desecho de un solo uso como se indicó anteriormente, moldes de "piezas" de uso múltiple o moldes hechos de pequeñas piezas rígidas o de material flexible como el látex de caucho (que está a su vez soportado por un molde exterior). Al colar yeso u hormigón, la superficie del material es plana y carece de transparencia. A menudo se aplican tratamientos tópicos a la superficie. Por ejemplo, la pintura y el grabado se pueden utilizar de manera que den la apariencia de metal o piedra. Alternativamente, el material se modifica en su proceso de fundición inicial y puede contener arena coloreada para darle una apariencia de piedra. Al fundir hormigón, en lugar de yeso, es posible crear esculturas, fuentes o asientos para uso al aire libre. Se puede hacer una simulación de mármol de alta calidad utilizando ciertas resinas plásticas químicamente fraguadas (por ejemplo, epoxi o poliéster , que son polímeros termoendurecibles ) con piedra en polvo agregada para colorear, a menudo con múltiples colores trabajados. Este último es un medio común para hacer lavabos, encimeras de lavabos y mamparas de ducha, con el hábil trabajo de múltiples colores que dan como resultado patrones de tinción simulados como los que se encuentran a menudo en el mármol natural o el travertino .
Las piezas fundidas en bruto a menudo contienen irregularidades causadas por costuras e imperfecciones en los moldes, [10] así como puertos de acceso para verter material en los moldes. [11] El proceso de cortar, moler, afeitar o lijar estos trozos no deseados se llama "fettling" en inglés del Reino Unido. [12] [13] En los tiempos modernos se han desarrollado procesos robóticos para realizar algunas de las partes más repetitivas del proceso de desbarbado, [14] pero históricamente los desbarbadores llevaban a cabo este arduo trabajo manualmente, [5] y a menudo en condiciones peligrosas para sus salud. [15] El desbarbado puede aumentar significativamente el costo del producto resultante, y los diseñadores de moldes buscan minimizarlo a través de la forma del molde, el material que se funde y, a veces, incluyendo elementos decorativos. [16] [10]
La simulación del proceso de fundición utiliza métodos numéricos para calcular la calidad de los componentes fundidos considerando el llenado, la solidificación y el enfriamiento del molde, y proporciona una predicción cuantitativa de las propiedades mecánicas, las tensiones térmicas y la distorsión de la fundición. La simulación describe con precisión la calidad de un componente fundido por adelantado antes de que comience la producción. El aparejo de fundición se puede diseñar con respecto a las propiedades requeridas del componente. Esto tiene beneficios más allá de la reducción del muestreo de preproducción, ya que el diseño preciso del sistema de fundición completo también genera ahorros de energía, material y herramientas.
El software ayuda al usuario en el diseño de componentes, la determinación de las prácticas de fusión y los métodos de fundición hasta la fabricación de patrones y moldes, el tratamiento térmico y el acabado. Esto ahorra costes a lo largo de toda la ruta de fabricación de la fundición. La simulación del proceso de fundición se desarrolló inicialmente en universidades a principios de los años 70, principalmente en Europa y EE.UU., y se considera la innovación más importante en la tecnología de fundición de los últimos 50 años. Desde finales de los años 80, existen programas comerciales (como AutoCAST y MAGMA ) que permiten a las fundiciones obtener nuevos conocimientos sobre lo que sucede dentro del molde o matriz durante el proceso de fundición.
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )Mantenimiento CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )