Fundición

La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido se vierte en un molde , que contiene una cavidad hueca con la forma deseada, y luego se deja solidificar. La pieza solidificada también se conoce como fundición, que se extrae o se rompe del molde para completar el proceso. Los materiales de fundición suelen ser metales o diversos materiales de fraguado que se curan después de mezclar dos o más componentes; ejemplos de ello son la resina epoxi , el hormigón , el yeso y la arcilla . La fundición se utiliza con mayor frecuencia para crear formas complejas que serían difíciles o antieconómicas de fabricar mediante otros métodos. Equipos pesados ​​como bancadas 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 de 7000 años de antigüedad. La fundición 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, etc.). ^{[ 3 ]} Las tradiciones y religiones del sur de Asia dependían en gran medida de la fundición de estatuas y reliquias. ^{[ 4 ]} Estos objetos se fabricaban frecuentemente con una aleación de cobre con plomo. ^{[ 5 ]} Desde los inicios de la metalurgia, la mayoría de las fundiciones eran moldes simples de una o dos piezas, elaborados con piedra o cerámica. Sin embargo, existen evidencias de fundición a la cera perdida en numerosas civilizaciones antiguas. ^{[ 4 ]}

El proceso de cera perdida se originó en la antigua Mesopotamia (actual Irak ). 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 (actual Irak ), que registra específicamente la cantidad de cera necesaria para fundir una llave. ^{[ 6 ]} Las primeras fundiciones conocidas en el registro arqueológico mundial se realizaron en moldes de piedra abiertos. ^{[ 7 ]} Existen dos tipos de métodos de cera perdida: el método directo y el método indirecto. El método de moldeo directo consiste en moldear el material de cera en el mismo molde de cera que la pieza fundida, a mano u otras herramientas; el método de moldeo indirecto consiste en moldear la 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 fundiciones. Sin embargo, la limitación del moldeo directo manual es que su eficiencia es demasiado baja para lograr la producción en masa. En este sentido, el moldeo indirecto tiene ventajas. En el moldeo indirecto, los artesanos suelen hacer moldes de piedra, madera, arcilla u otros materiales plásticos. ^{[ 8 ]}

Las primeras civilizaciones descubrieron que el plomo facilitaba la fluidez del cobre fundido, lo que les permitía crear diseños más complejos. Por ejemplo, la bailarina de Mohenjo-daro es una pieza de aleación de cobre que probablemente se elaboró ​​mediante 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 más antiguos estudiados de esta técnica es un amuleto de 6000 años de antigüedad procedente de la civilización del valle del Indo . ^{[ 9 ]}

Se atribuye a la India el haber sido una de las primeras civilizaciones en utilizar métodos de fundición para la producción masiva de monedas. Hacia mediados del primer milenio a. C. (1000 a. C. - 1 a. C.), las monedas se fabricaban con plata, pero a medida que avanzaba el milenio, se pasó a utilizar una aleación de cobre fundido. ^{[ 4 ]} Se desarrolló una nueva tecnología para la producción masiva de monedas de cobre. Se introdujo un molde de plantilla de monedas apilable de varias piezas. Se colocaban varios moldes uno encima del otro dentro de un cilindro de arcilla para que el metal fundido pudiera verterse por el centro, llenando y solidificando 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 pronto en sus tradiciones metalúrgicas, mientras que China la adoptó mucho más tarde. En Europa Occidental, se considera que las técnicas de la cera perdida apenas se utilizaron, especialmente en comparación con las de la civilización del valle del Indo. ^{[ 4 ]} No se encontraron piezas de cera perdida en la capital de Anyang durante la dinastía Shang (1600-1040 a. C.), aunque sí se hallaron una gran cantidad (100 000 piezas) de fragmentos de moldes. Esto llevó a la conclusión de que la cera perdida no se practicaba en la capital durante esta dinastía. Sin embargo, el descubrimiento de una máscara hecha con moldeo por inversión, datada alrededor del 1300 a. C., indicó que la técnica de la cera perdida pudo haber influido en otras regiones de China. ^{[ 10 ]}

Los historiadores debaten el origen del desarrollo del cañón, pero la mayoría de las pruebas apuntan a Turquía y Asia Central en los siglos XVIII y XIX. El proceso de fundición de un cañón es algo más complejo, ya que utiliza un núcleo de arcilla, una plantilla sobre la que se moldea arcilla y luego se retira, seguido de un ensamblaje en un foso de fundición que implica unir la pieza fundida con bandas de hierro. ^{[ 4 ]}

Las piezas fundidas en bruto suelen contener irregularidades causadas por costuras e imperfecciones en los moldes, ^{[ 10 ]} así como orificios de acceso para verter el material en los moldes. ^{[ 11 ]} El proceso de cortar, moler, raspar o lijar estas partes no deseadas se denomina "desbaste" en inglés británico. ^{[ 12 ] [ 13 ]} En la actualidad, se han desarrollado procesos robóticos para realizar algunas de las partes más repetitivas del proceso de desbaste, ^{[ 14 ]} pero históricamente los desbastadores realizaban este arduo trabajo manualmente, ^{[ 5 ]} y a menudo en condiciones peligrosas para su salud. ^{[ 15 ]} El desbaste puede aumentar significativamente el coste del producto resultante, y los diseñadores de moldes buscan minimizarlo mediante 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 del molde, la solidificación y el enfriamiento. Proporciona una predicción cuantitativa de las propiedades mecánicas, las tensiones térmicas y la distorsión de la pieza fundida. La simulación describe con precisión la calidad del componente fundido antes de que comience la producción. El montaje de la fundición se puede diseñar en función de las propiedades requeridas del componente. Esto ofrece ventajas que van más allá de la reducción del muestreo previo a la producción, ya que la disposición precisa de todo el sistema de fundición también genera ahorros de energía , material y utillaje.

El software asiste al usuario en el diseño de componentes, la determinación del proceso de fusión y el método de fundición, así como en la fabricación de modelos y moldes, el tratamiento térmico y el acabado. Esto permite ahorrar costes a lo largo de todo el proceso de fabricación de piezas fundidas.

La simulación del proceso de fundición se desarrolló inicialmente en universidades a partir de principios de los años 70 , principalmente en Europa y Estados Unidos , y se considera la innovación más importante en tecnología de fundición de los últimos 50 años. Desde finales de los años 80 , existen programas comerciales (como PoligonSoft, AutoCAST y Magma) que permiten a las fundiciones obtener una nueva perspectiva de lo que ocurre dentro del molde o matriz durante el proceso de fundición. ^{[ 17 ]}

• Fundición centrífuga (industrial) : técnica de fundición que se utiliza habitualmente para fundir cilindros de paredes delgadas. 
• Tapón de núcleo : cierre para orificios de núcleo de fundición en arena en bloques de motores de combustión interna refrigerados por agua. 
• Fundición a presión – Proceso de fundición de metales 
• Fundición de vidrio : proceso para fabricar objetos a partir de vidrio fundido. 
• Fundición a la cera perdida : proceso industrial basado en la fundición a la cera perdida. 
• Fundición a la espuma perdida : un tipo de proceso de fundición con patrón evaporativo. 
• Fundición a la cera perdida : proceso mediante el cual se funde una escultura metálica duplicada a partir de una escultura original. 
• Moldeo (proceso) : Dar forma a un material líquido o plástico haciéndolo adaptar a un molde más rígido. 
• Fundición en yeso (proceso) ^{[ 18 ]} – Proceso de fundición en arena con uso de yeso para rellenar huecos
• Fundición en molde permanente : proceso de fundición de metales que emplea moldes reutilizables. 
• Fundición rápida – Proceso de creación rápida de prototipos 
• Fundición en arena : proceso de fundición de metales que utiliza arena como material de molde. 
• Moldeo por colada – Técnica para dar forma a la cerámica 
• Fundición por compresión : método de fundición que aplica una presión muy alta al metal en proceso de enfriamiento. 

• Campbell, John (2003), Fundición (2.ª  ed.), Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-4790-6.