La precisión dimensional de las piezas fundidas influye directamente en el mecanizado CNC, el ajuste en el montaje y el coste de la producción en serie. En el caso de carcasas, tapas de extremos, soportes, cuerpos de bombas, cuerpos de válvulas y bridas, unas dimensiones inestables tras la fundición pueden dar lugar a un margen de mecanizado insuficiente, desviaciones en la posición de los orificios, un espesor de pared irregular o un mecanizado incompleto de las superficies de sellado.
La estabilidad dimensional no se consigue únicamente mediante la inspección final. Muchos problemas surgen durante la revisión de los planos, la selección del proceso, el diseño del molde, la compensación de la contracción, el control de la colada y la verificación del primer artículo. Para garantizar la estabilidad de las piezas fundidas antes de su mecanizado y montaje, es necesario tener en cuenta de forma conjunta la tolerancia de la pieza fundida, el margen de mecanizado, el punto de referencia de inspección y la repetibilidad del lote.
¿Qué es la precisión dimensional en la fundición?
La precisión dimensional de una pieza fundida se refiere al grado de coincidencia entre las dimensiones reales de la pieza y las indicadas en el plano, el modelo 3D o los requisitos técnicos. Incluye las dimensiones generales, el espesor de las paredes, la posición de los orificios, la planitud, la concentricidad, el margen de mecanizado y la posición de referencia para el montaje.
En los proyectos reales, hay que diferenciar claramente entre las dimensiones tal y como salen de la fundición y las dimensiones finales tras el mecanizado. La fundición da la forma básica de la pieza, mientras que las superficies de sellado, las caras de montaje, los orificios para cojinetes, los orificios de posicionamiento y los orificios roscados suelen acabarse mediante mecanizado CNC. El objetivo principal es mantener un margen estable en las zonas críticas de mecanizado, en lugar de aplicar tolerancias muy ajustadas a cada característica tal y como sale de la fundición.
1. Selección del proceso
Los distintos procesos de fundición dan lugar a diferentes niveles de variación dimensional. La fundición en arena es adecuada para piezas de gran tamaño, cavidades internas complejas y volúmenes de producción pequeños o medianos, pero las dimensiones pueden verse afectadas por la resistencia del molde de arena, la colocación del núcleo y la precisión en el cierre del molde. La fundición por gravedad y fundición a baja presión Utilizan moldes metálicos con una mayor repetibilidad de las cavidades, lo que los hace adecuados para carcasas de aluminio de tamaño mediano y pequeño, tapas y soportes. Durante la revisión de los planos, la cuestión no es solo si la pieza se puede fundir, sino también si la pieza en bruto puede mantener un margen estable para su posterior mecanizado.
2. Compensación por contracción
El metal fundido se contrae tras enfriarse y solidificarse, por lo que el diseño del molde debe tener en cuenta la compensación por contracción. Si la compensación es insuficiente, la pieza fundida puede quedar de dimensiones inferiores a las previstas y se puede perder el margen de mecanizado. Si la compensación es excesiva, aumenta el tiempo de mecanizado y la dificultad para corregir el molde. Los salientes gruesos, las intersecciones de nervaduras, las grandes superficies planas y las cavidades profundas son más propensos a presentar desviaciones dimensionales locales, por lo que a menudo se utilizan informes de fundición de prueba para la corrección del molde o el ajuste de la cavidad.
3. Precisión del molde
El estado del molde afecta directamente a la repetibilidad dimensional. Las dimensiones de la cavidad, el ajuste de la superficie de separación, el posicionamiento de los insertos, los mecanismos de extracción del núcleo y el desgaste del molde pueden provocar desviaciones en la posición de los orificios, desajustes, rebabas o un margen de borde inestable. En la fundición en arena, la resistencia del núcleo, el posicionamiento de la huella del núcleo y la precisión del cierre del molde también son importantes, especialmente en el caso de cuerpos de bombas, cuerpos de válvulas y carcasas con cavidades internas complejas.
4. Control de la temperatura
La temperatura de vertido, la temperatura del molde y la velocidad de enfriamiento influyen en el llenado, la solidificación y la contracción. Una temperatura elevada puede aumentar el riesgo de porosidad por contracción, deformación y roturas en caliente. Una temperatura baja puede provocar un llenado incompleto, cierres en frío o una formación incompleta de los bordes en las zonas de paredes delgadas. En la producción, el precalentamiento del molde, un ritmo de colada estable, un tiempo de apertura del molde controlado y el ajuste del enfriamiento son medidas que se utilizan habitualmente para reducir la variación dimensional.
5. Diseño del sistema de alimentación
El diseño de la alimentación no solo afecta a las cavidades de contracción y a la porosidad, sino también al margen de mecanizado. Los bordes de las bridas, los salientes gruesos, las intersecciones de las nervaduras y las grandes superficies de mecanizado pueden presentar repetidamente depresiones locales, exposición de la capa negra o un margen insuficiente si la trayectoria de alimentación no es uniforme. Cuando los problemas dimensionales siguen apareciendo en la misma zona, no basta con aumentar la frecuencia de las inspecciones. Por lo general, es necesario revisar el sistema de colada y el plan de solidificación.
6. Margen de mecanizado
El margen de mecanizado sirve para ajustar la pieza en bruto fundida a las dimensiones finales de la pieza. Si el margen es demasiado pequeño, el mecanizado puede quedar incompleto, pueden quedar restos de la superficie negra o los orificios pueden quedar excéntricos. Si el margen es demasiado grande, aumenta el tiempo de mecanizado CNC y las piezas de paredes delgadas pueden deformarse más fácilmente durante la sujeción y el corte. Antes de fabricar el molde, deben confirmarse las superficies de mecanizado, los orificios de fundición, los orificios mecanizados, los puntos de referencia de fundición y los puntos de referencia de mecanizado.
7. Inspección dimensional
La inspección dimensional no se limita únicamente al envío final. Tras la producción de prueba con un nuevo molde, la inspección suele abarcar el perfil general, el margen en las superficies de mecanizado críticas, la posición de los orificios, el espesor de las paredes, la desviación de la línea de separación y la deformación de las grandes superficies planas. En la producción en serie, las dimensiones críticas se comprueban por lotes. Si una dimensión sigue variando, el resultado debe tenerse en cuenta para la corrección del molde, el ajuste de la refrigeración, la optimización de la alimentación o la planificación del proceso de mecanizado.
8. Confirmación técnica
Muchos problemas relacionados con las dimensiones se deben a las diferentes interpretaciones del plano. Los clientes suelen centrarse en las dimensiones del montaje final, mientras que el proveedor de piezas fundidas también debe evaluar las dimensiones tal y como salen de la fundición, tolerancia de fundición, el margen de mecanizado, el punto de referencia para la inspección y los requisitos posteriores al mecanizado. La confirmación de las dimensiones funcionales críticas, las superficies de mecanizado, los orificios de fundición, los orificios mecanizados, los puntos de referencia de montaje y los métodos de inspección antes de la fabricación del molde ayuda a reducir las repeticiones de trabajo posteriores.
Conclusión
La precisión dimensional estable de las piezas fundidas depende de la selección del proceso, la compensación de la contracción, la precisión del molde, el control de la temperatura, el diseño del sistema de alimentación, el margen de mecanizado, la inspección dimensional y la verificación técnica. En el caso de las piezas de fundición que requieren mecanizado y montaje, confirmar lo antes posible los requisitos del plano, los puntos de referencia críticos, el margen de mecanizado y los métodos de inspección ayuda a mantener una mayor estabilidad de las piezas en bruto y reduce los riesgos asociados al mecanizado y al montaje.
