Procesos de Colada y Laminación para la Fabricación de Piezas Metálicas

Proceso de Colada

La colada consiste en calentar un material hasta alcanzar su punto de fusión para transformarlo en estado líquido. Posteriormente, este líquido se vierte en el interior de un molde que posee la forma de la pieza que se desea obtener.

Colada por Gravedad sobre Moldes de Arena

Este método implica mezclar arena de sílice y arcilla con agua hasta formar una masa pastosa. La arena se introduce en el molde y se deja secar; este proceso se conoce como moldeo en verde.

Pasos principales:

1. Disponer del modelo (patrón) de la pieza que se desea obtener, fabricado en distintos materiales.
2. Disponer de una caja de moldeo (generalmente sin tapa ni base) partida por la mitad.
3. Introducir una mitad del modelo en una mitad de la caja, sobre un lecho de arena.
4. Colocar la otra parte de la caja encima, introducir la segunda mitad del modelo y llenar el resto con arena, apisonándola fuertemente. Se deben dejar previstos dos agujeros: el bebedero (por donde entra el metal fundido) y la mazarota o respiradero (por donde sale el aire y se compensa la contracción).
5. Una vez compactada la arena, abrir las dos mitades de la caja, extraer cuidadosamente el modelo e interconectar las cavidades si es necesario, intentando que no se desmorone la arena. Cerrar el molde para la colada.
6. Tras la solidificación, romper el molde de arena para extraer la pieza y la mazarota.

Colada a la Cera Perdida

Pasos del proceso:

1. Definir la pieza que se quiere obtener.
2. Construir, mediante moldes especiales, las distintas partes que configuran el modelo maestro en cera.
3. Mediante una espátula caliente u otro método, ensamblar (soldar) las diferentes piezas de cera que forman el modelo completo, incluyendo los sistemas de colada.
4. Recubrir el modelo de cera con un material cerámico refractario especial (revestimiento).
5. Una vez fraguado el revestimiento, se invierte el molde y se calienta (por ejemplo, hasta 90°C o más, dependiendo del proceso) para que la cera se derrita y salga del molde, dejando una cavidad interna con la forma de la pieza.
6. El molde cerámico hueco se cuece a alta temperatura para darle resistencia y luego se vierte el metal fundido en su interior.
7. Una vez enfriado el metal, se rompe el molde cerámico para extraer la pieza final.

Colada por Inyección

Consiste en inyectar a gran presión el material fundido dentro de un molde metálico permanente (matriz). Estos moldes requieren estar sujetos por prensas de gran fuerza para contrarrestar la presión de inyección.

Se suele emplear en la fabricación de piezas con aleaciones ligeras, como las de aluminio o zinc. Las piezas obtenidas mediante este método presentan un excelente acabado superficial y alta precisión dimensional. Este proceso es adecuado cuando el número de piezas a fabricar es elevado, debido al alto coste de los moldes.

Colada Continua

En este proceso con moldes permanentes, se llena un recipiente (artesa o tundish) con metal fundido. El metal cae de forma controlada por un orificio hacia un molde abierto y refrigerado (lingotera), donde comienza a solidificarse formando una piel exterior.

Se obtiene así un producto semiacabado (como planchones, palanquillas o tochos) de forma continua, con una sección transversal semejante a la del molde. Inicialmente, el producto puede descender en vertical y, al apoyarse sobre rodillos guía, se va curvando hasta colocarse en posición horizontal para ser posteriormente cortado a la longitud deseada, a menudo mediante sopletes o cizallas.

Este método requiere maquinaria compleja y costosa, pero es muy eficiente para la producción masiva de perfiles estándar.

Proceso de Laminación

La laminación consiste en hacer pasar un lingote o desbaste de metal (como acero) entre dos o más rodillos que giran en sentidos opuestos. Este proceso reduce su espesor y adapta su forma para obtener productos como planchas, láminas o barras.

Laminación en Caliente

Si el material se calienta previamente a una temperatura elevada (pero siempre por debajo de su punto de fusión), el proceso se denomina laminación en caliente. El metal precalentado se transporta a los trenes de laminación. Este método permite grandes deformaciones con menor esfuerzo.

Laminación en Frío

Si la deformación se realiza a temperatura ambiente o ligeramente superior, se llama laminación en frío. Este proceso generalmente se aplica después de la laminación en caliente para obtener dimensiones más precisas, mejores acabados superficiales y aumentar la resistencia del material (endurecimiento por deformación).

Trenes de Laminación

Los trenes de laminación están compuestos por una serie de cajas de laminación, cada una conteniendo un par (o más) de rodillos. Al pasar la pieza sucesivamente por estos rodillos, se va deformando progresivamente. Para conseguir una lámina muy fina o un perfil complejo, la deformación se realiza en múltiples pasos, pasando por un conjunto de rodillos calibrados hasta obtener el resultado deseado.

Si la laminación se realiza en frío, los trenes de laminación deben ser más robustos y potentes debido a la mayor resistencia del metal. Además, la laminación en frío proporciona un mejor acabado superficial y tolerancias dimensionales más estrictas.