Fundición de aluminio por gravedad

Visión general de la fundición de aluminio por gravedad

En fundición de aluminio por gravedad es muy ventajoso por la versatilidad de sus aplicaciones en diversas industrias. Esta versatilidad proviene del peso ligero del aluminio, que posee muchas características. Por lo tanto, hacen que sea deseable utilizarlo para muchas aplicaciones industriales. Además de esto, la fundición de aluminio por gravedad es útil para la fabricación de diversos componentes de vehículos. Estos vehículos pueden incluir coches, camiones, válvulas, compresores, turbinas, máquinas herramienta, etc.

Así pues, este artículo explicará el proceso de fundición de aluminio por gravedad centrándose en las ventajas, desventajas, limitaciones y principales aplicaciones en las industrias.

¿Cómo se puede definir la fundición de aluminio por gravedad?

Los fabricantes llevan a cabo un proceso de fundición permanente en una matriz. Esta matriz suele ser de acero o hierro fundido. La gravedad es la fuerza motriz para llenar el molde con la aleación de aluminio líquida en el proceso de fundición de aluminio por gravedad. La técnica de fundición de aluminio por gravedad ha dejado su impronta en la era moderna. La principal ventaja de esta técnica es que reduce la porosidad. Además, no permite que el aire quede atrapado en el molde durante la fundición. En consecuencia, los componentes o productos fabricados estarán libres de defectos.

Diferentes aleaciones de aluminio utilizadas en la fundición de aluminio por gravedad

He aquí una lista de aleaciones de aluminio fundamentales que se utilizan ampliamente en la fundición de aluminio por gravedad. Por lo tanto, vamos a discutir sus composiciones y amplias aplicaciones en diferentes áreas de la vida.

Aleación	Composición	Propiedades clave	Aplicaciones típicas
A356	Al-Si	Buena resistencia, ductilidad y mecanizabilidad; resistencia moderada a la corrosión.	Bloques motor, cárteres, soportes
A380	Al-Si	Excelente fluidez, estanqueidad a la presión, resistencia moderada	Bloques de motor, cárteres, componentes de transmisión
A413	Al-Si	Estanqueidad a alta presión, buena mecanizabilidad, resistencia moderada	Cilindros hidráulicos, válvulas, bombas
B390	Al-Cu	Resistencia y dureza muy elevadas, ductilidad moderada	Pistones, culatas
C355	Al-Cu	Buena resistencia, resistencia a la corrosión, ductilidad	Componentes estructurales, ruedas, soportes
AM508	Al-Mg	Alta resistencia, tenacidad y soldabilidad	Componentes aeroespaciales, piezas estructurales
AM6061	Al-Mg	Buena resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión	Materiales de construcción, extrusiones, piezas estructurales
ZA8	Al-Zn	Alta resistencia, estabilidad dimensional, ductilidad moderada	Componentes fundidos a presión con tolerancias estrictas
Aleación K	Al-Si-Cu-Mg	Excepcional resistencia a la corrosión, alta resistencia	Aplicaciones marinas, entornos difíciles
Al-Si hipereutéctico	Al-Si	Alta resistencia al desgaste y dureza, resistencia moderada	Pistones de motor, camisas

Pasos del proceso de fundición de aluminio por gravedad

This process is fully automated. It helps reduce labor costs and increase product efficiency. So the CNC machines (computer numerical control machines) shape the die, and gravity pours melted aluminum into it. Besides this, the mold cavities are filled with melted aluminum, shaping it into the mold. Special algorithms on automated machines help in the creation of various innovative designs. So, they drive the demand for the aluminum gravity die-casting process. Additionally, aluminum gravity die casting doesn’t solely utilize aluminum metal. It uses aluminum alloys in its applications.

A continuación se explica paso a paso cada una de las fases de la fundición de aluminio por gravedad.

1. Diseño y preparación

La fundición de aluminio por gravedad comienza con el diseño de los patrones. Necesitamos hacer un prototipo o réplica de cualquier producto. Por lo tanto, estos patrones suelen estar hechos de metal o madera. Además, estos patrones constan de dimensiones precisas y especificaciones de diseño. Esto ayuda a que el molde sea muy preciso. Por otra parte, las secciones de las matrices constan principalmente de dos mitades. Suelen ser de acero o hierro fundido. Una se conoce como molde estacionario y la otra como molde expulsor. Estas mitades encajan perfectamente entre sí. Así, se crea una cavidad que reproduce las formas del patrón.

2. Configuración del troquel

Una vez desarrollados los patrones, el siguiente paso es la preparación de las matrices. Es muy útil hacer moldes o matrices para el proceso de fundición. Por ello, es importante realizar primero una limpieza a fondo. Ayudará a eliminar cualquier resto o residuo de coladas anteriores. Además, debe garantizar que el aluminio fundido fluya sin problemas dentro de la máquina. Después, la matriz se precalienta a una temperatura determinada. Este precalentamiento también es útil para el choque térmico. Así, aumentará el flujo de metal. En consecuencia, aumentará la vida útil de la matriz.

3. Preparación del aluminio fundido

El aluminio se deja fundir dentro del horno. Este proceso requiere una temperatura de unos 700 °C (1292 °F). Así, el horno tiene suficiente calor para fundir el aluminio. Además, también se añaden algunas aleaciones para aumentar la resistencia y durabilidad de las piezas metálicas de aluminio. Además, también se realiza una desgasificación para eliminar el hidrógeno y otras impurezas del aluminio fundido. Así, todas estas operaciones hacen que el aluminio sea duradero y también ayudan a evitar la porosidad. Por lo tanto, aumenta la resistencia de los productos acabados.

4. Proceso de fundición

A continuación se inicia el proceso de embutición. El aluminio fundido se vierte en la cavidad de la matriz por gravedad. Para ello se suele utilizar una cubeta de vertido y un sistema de canalización cuidadosamente diseñados. Después, la gravedad garantiza una distribución uniforme si el metal se ralentiza en todas las partes de la cavidad de la matriz. Así, cuando el aluminio fundido se enfría, se solidifica y adquiere la forma de la cavidad de la matriz.

5. Expulsión y postprocesamiento

El siguiente paso es la expulsión. El molde de aluminio por gravedad se abre y la pieza de aluminio macizo sale de él utilizando pasadores eyectores. Además, este proceso requiere un cuidado especial para evitar cualquier daño a la pieza metálica.

Besides this, the post-processing comprises removing the excessive material and giving a smooth finish to the aluminum parts. So, it involves trimming and fettling. It helps remove the excessive materials, i.e., the gating system, runners, and risers. It is usually done using different machining methods. They may include sawing, grinding, or machining. Moreover, the finishing of the material part also uses heat treatments. So, it can increase the part’s mechanical properties.

6. Acabado y revestimiento

La etapa final es el acabado y revestimiento de la pieza de aluminio. Suele hacerse para aumentar la estética de las piezas fundidas. Además, tanto el acabado como el revestimiento aumentan la durabilidad de la pieza metálica. aspecto y durabilidad. Se utilizan múltiples tratamientos para crear una capa de óxido proactiva sobre la superficie de la pieza de aluminio. Estos tratamientos aumentan la resistencia a la corrosión. Así, pueden incluir la pintura o el recubrimiento en polvo. Estos recubrimientos dan a las piezas metálicas un aspecto agradable y suave. Pero además, aumentan la resistencia.

Opciones de acabado superficial para la fundición de aluminio por gravedad

El acabado puede ser de distintos tipos. Hablemos de ellos en detalle.

Tipo de acabado	Descripción del proceso	Ventajas
Acabado granallado	Propulsión de granalla de acero rápido en la superficie para eliminar imperfecciones y mejorar la calidad de la superficie.	– High rate of material removal
		– Uniform surface finish
		– Prepares surface for further finishing or painting
Acabado con recubrimiento de polvo	Aplicar polvo seco electrostáticamente a la superficie y, a continuación, curarlo con calor para formar un revestimiento duro y duradero.	– Environmentally friendly
		– Durable and long-lasting finish
		– Wide range of colors and textures available
Acabado anodizado	Convirtiendo electroquímicamente la superficie metálica en una capa de óxido decorativa, duradera y resistente a la corrosión.	– Enhanced corrosion resistance
		– Improved aesthetic appearance
Acabado mecanizado	Utilización de máquinas de control numérico por ordenador (CNC) para eliminar material de la pieza fundida a presión y conseguir la forma y el acabado deseados.	– High precision and repeatability
		– Suitable for complex geometries
		– Can achieve tight tolerances

  Ventajas de la fundición de aluminio por gravedad

La fundición de aluminio por gravedad está muy solicitada. Ofrece múltiples ventajas. Analicémoslas en detalle.

1. Alta precisión y consistencia: Se utiliza para que las piezas tengan una geometría compleja. Además, confiere una gran precisión dimensional a las piezas de aluminio fundidas por gravedad. Muestra consistencia a lo largo de las grandes series de producción.
2. Propiedades mecánicas mejoradas: Aluminio de fundición por gravedad ayuda a obtener estructuras metálicas más densas y resistentes. Además, mejora las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y la dureza de las piezas de fundición por gravedad de aluminio.
3. Buen acabado superficial: La fundición de aluminio por gravedad proporciona un acabado superficial liso. Además, reduce la necesidad de operaciones adicionales de postprocesado y mecanizado.
4. Versatilidad en el diseño: Aporta flexibilidad de diseño a las piezas metálicas. Además, es capaz de tratar geometrías complejas. Mientras que otros métodos no pueden conseguirlas.
5. Porosidad reducida: Mantiene el proceso de vertido más lento y controlado. Así, puede reducir el atrapamiento de gas y la porosidad en las piezas finales. Además, aumenta la integridad estructural de las piezas metálicas.
6. Económico para grandes tiradas de producción: El coste suele estar asociado al molde. Por tanto, una vez diseñado el molde, el coste por unidad disminuye. Por tanto, es una solución bastante rentable para volúmenes de producción medianos y grandes.
7. Reciclabilidad: El aluminio tiene una buena conductividad térmica. Además, se funde en el horno. Por tanto, puede fundir el aluminio usado y reciclarse para muchos otros fines.

¿Cuáles son las limitaciones de la fundición de aluminio por gravedad?

Además de las ventajas, la fundición de aluminio por gravedad también ofrece algunas limitaciones. Por lo tanto, vamos a discutir aquí en detalle.

1. Elevados costes iniciales de utillaje: Cuando se trata de las fases iniciales, es importante tener en cuenta que el utillaje necesita una inversión suficiente. No es económicamente rentable para pequeños volúmenes de producción.
2. Limitado a menos complejidades: Este proceso es capaz de tratar piezas complejas. Sin embargo, ofrece algunas limitaciones en cuanto a la complejidad de las piezas de fundición a presión.
3. Tasas de producción más bajas: La fundición de aluminio por gravedad es bastante más lenta que otros métodos de fundición a presión. Por tanto, es menos adecuado para volúmenes de producción extremadamente altos.
4. Limitaciones de peso: Esta técnica es adecuada para piezas metálicas pequeñas o medianas. Las piezas grandes son más pesadas. Por lo tanto, su peso plantea problemas a la hora de manejar la calidad de las piezas de fundición de aluminio por gravedad.

Fundición de aluminio por gravedad vs. Fundición de aluminio en arena

He aquí la comparación entre la fundición a presión de aluminio y la fundición en arena.

Característica	Fundición de aluminio por gravedad	Fundición de aluminio en arena
Material del molde	Molde permanente de metal (normalmente acero o hierro fundido)	Molde provisional de arena y aglutinante
Coste inicial de utillaje	Alta (debido al molde metálico duradero)	Bajo a moderado (los moldes de arena son menos costosos de producir)
Plazos de entrega	Más tiempo (debido al tiempo necesario para crear el molde de metal)	Más cortos (los moldes de arena son más rápidos de preparar)
Volumen de producción	Económico para series medianas y grandes	Adecuado para volúmenes de producción de bajos a altos
Precisión dimensional	Superior (tolerancias más estrictas y dimensiones más uniformes)	Inferior (más variabilidad y menos precisa)
Acabado superficial	Mejor (acabado más liso, menor necesidad de tratamiento posterior)	Más rugoso (puede requerir más mecanizado y acabado)
Propiedades mecánicas	Mejor (más denso y resistente gracias al enfriamiento controlado)	Inferior (estructura más porosa y posibles propiedades más débiles)
Complejidad del diseño	Moderado (puede producir formas complejas pero con algunas limitaciones)	Alta (puede acomodar diseños muy intrincados y complejos)
Tasa de producción	Más lenta (debido a los procesos manuales de vertido y enfriamiento)	Más rápido (puede utilizar procesos automatizados para grandes volúmenes)
Defectos	Inferior (menos porosidad y menos defectos debido al proceso controlado)	Más alto (más propenso a defectos como porosidad e inclusiones)
Gama de materiales	Limitado (utilizado principalmente para el aluminio y algunas otras aleaciones)	Amplia (puede utilizar una gran variedad de metales y aleaciones)
Reciclabilidad	Alta (los moldes de aluminio y metal son reciclables)	Alta (la arena puede reutilizarse y el aluminio es reciclable)

Aplicaciones de la fundición de aluminio por gravedad

Debido a sus propiedades, la fundición de aluminio por gravedad tiene muchas aplicaciones en diversas industrias. Por lo tanto, vamos a discutir todos ellos en detalle.

1. Industria del automóvil: Tiene muchas aplicaciones en el sector de la automoción para fabricar componentes de motor (por ejemplo, culatas y bloques de motor). Además, ayuda a fabricar cajas de cambios, cajas de transmisión, piezas de suspensión y componentes de frenos.
2. Industria aeroespacial: Del mismo modo, se utiliza en el sector aeroespacial para fabricar componentes estructurales. Además, ayuda a fabricar piezas de motor, carcasas para sistemas electrónicos y soportes y accesorios.
3. Electrónica de consumo: Se utiliza para fabricar fundas para ordenadores portátiles y smartphones. Además, también tiene aplicaciones para fabricar disipadores de calor y componentes para sistemas de refrigeración.
4. Maquinaria industrial: Del mismo modo, la fundición de aluminio por gravedad también se utiliza para fabricar carcasas de bombas, cuerpos de válvulas y cajas de engranajes. Además, ayuda a fabricar carcasas de motores.
5. Electricidad e iluminación: Las fundiciones de aluminio por gravedad se utilizan mucho para fabricar aparatos eléctricos e iluminación. Pueden incluir aparatos de iluminación, cajas eléctricas, disipadores de calor para luces LED y conectores y accesorios.

Conclusión

Fundición de aluminio por gravedad se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas metálicas. Admite diseños complejos y geometrías intrincadas. Por eso tiene muchas aplicaciones en distintos campos. Por lo general, incluyen alta precisión, un buen acabado superficial, mejores propiedades mecánicas y rentabilidad para series de producción medianas y grandes. Además, se utiliza en distintos campos, como la automoción, la industria aeroespacial, la electrónica de consumo y la maquinaria industrial. Por lo tanto, es una opción popular para producir componentes de aluminio de alta calidad. Sin embargo, tiene algunas limitaciones, como los elevados costes iniciales del utillaje y los ritmos de producción más lentos. Pero a pesar de estos inconvenientes, la fundición de aluminio por gravedad tiene muchas ventajas, además de proporcionar piezas metálicas de calidad.

Preguntas frecuentes

Q1. ¿Qué tipos de aleaciones de aluminio se utilizan generalmente en la fundición por gravedad?

Las aleaciones de aluminio más utilizadas son A356, A380, A413, B390, C355, AM508, AM6061, ZA8, K-Alloy y Al-Si hipereutéctico. Todos ellos tienen propiedades diferentes. Por lo tanto, son adecuados para diferentes aplicaciones.

Q2. ¿Se puede automatizar la fundición de aluminio por gravedad?

Sí, es posible. La fundición de aluminio por gravedad puede automatizarse por completo mediante máquinas CNC y algoritmos especiales. Ayudan a dar forma a la matriz y a verter el aluminio fundido. Así, en última instancia, se automatiza el proceso y se reducen los costes de mano de obra. De este modo, aumenta la eficacia general del proceso.

Q3. ¿Por qué es importante reducir la porosidad en la fundición de aluminio por gravedad?

La reducción de la porosidad es muy importante. Porque proporciona integridad estructural y resistencia al producto final. Por eso, la fundición de aluminio por gravedad proporciona una metal partes.