Clasificacin de los procesos de Fabricacin

1. Por formacin

Fundicin, sinterizacin o inyeccin son procesos de fabricacin por formacin. Las piezas que se obtienen por formacin parten de material suelto (en polvo, en limaduras fundido, etc.). ste sufre una alteracin en su estado fsico, como en el caso de la fundicin de un metal que pasa al interior de un recipiente llamado molde, del cual adopta su forma. La sinterizacin parte de material en polvo que se encuentra en molde. Por medio de electrodos el material se funde y adopta la forma del molde.

1.1. Fundicin

El trmino fundicin se usa siempre para los mtales, pero no tienen diferencia considerable en relacin con el moldeo (el trmino de uso general para los plsticos). Por ejemplo, el moldeo por inyeccin es el trmino para un preciso de moldeo a presin de partes termoplsticos. La mquina utilizada es una mquina de moldeo por inyeccin, la cual inyecta el plstico fundido dentro de un molde metlico. El mismo proceso bsico, pero a temperaturas ms altas, produce las fundiciones a presin en una mquina para fundicin a presin, la cual inyecta zinc o aluminio fundidos, por ejemplo, dentro de una matriz de acero.

Las partes producidas por los procesos de fundicin varan en el tamao, precisin, rugosidad de superficie, complejidad de configuracin, acabado requerido, volumen de produccin y costo y calidad de la produccin. El tamao de las partes puede variar desde unos cuantos gramos para las producidas por fundicin a presin hasta varias toneladas para las producidas por fundicin en arena. Las tolerancias dimensionales pueden variar desde 0.127 hasta 6.35mm (0.005 a 0.250 pulg); las partes ms exactas se producen por fundicin a presin moldeo en cscara, inyeccin y revestimiento.

El proceso ms comn es la fundicin en arena, por ser sta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesin y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundicin en arena consiste en colar un metal fundido, tpicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latn y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.

Figura 1. Fundicin de metales - Vaciado de metal fundido

Para la fundicin con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente ms pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotacin del molde", que ocurre cuando la presin del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria (DeGarmo, et al., 2002).

1.2. Sinterizacin

Proceso de fabricacin en el que se parte de una materia prima en forma de polvo fino. El polvo inicial se compacta para darle la forma determinada, y a continuacin se calienta a una temperatura inferior a la de fusin de la mezcla. Esto hace que se incremente la fuerza y la resistencia de la pieza, al crearse enlaces fuertes entre sus partculas.

Este mtodo se utiliza para fabricar grandes series de piezas pequeas con gran precisin y para controlar el grado de porosidad de las piezas.

Figura 2. Biela fabricada por sinterizado

Presenta importantes ventajas:

Se aprovecha todo el material.

Gran precisin y buen acabado

Altos ritmos de produccin.

Piezas con una porosidad imposibles de obtener por otros medios.

Aunque tambin tiene inconvenientes:

Elevado coste de las matrices empleadas.

Peores caractersticas mecnicas debido a la porosidad de las piezas.

Entre las piezas fabricadas por este mtodo destacan las herramientas de corte, rodamientos, filtros, rboles de levas, bielas, segmentos de pistones, etc.

El proceso para la fabricacin de una pieza sinterizada consta de las siguientes etapas:

Obtencin del polvo: Se produce por dos posibles mtodos:

Triturado y molido del mineral, aunque los granos obtenidos de este modo no son demasiado homogneos.

Deposicin electroltica del material, haciendo que ste se comporte como nodo en una cuba electroltica donde se produce su deposicin en forma de polvo fino, que posteriormente puede ser tratado, este mtodo es el empleado cuando se requiere obtener piezas de gran calidad.

Preparacin del polvo: El polvo obtenido se acondiciona para procesos sucesivos. Para ello se mezcla con los elementos aleantes precisos, se aaden lubricantes y otros aditivos, lo que proporciona al material una mejor maquinabilidad y compresibilidad.

Compactacin: Tras colocarlo en la matriz con la forma deseada se introduce en una prensa para que adquiera la forma deseada.

Sinterizacin: Se eleva la temperatura y se mantiene durante el tiempo necesario en funcin de las dimensione se la pieza a obtener, manteniendo la presin. El proceso se debe realizar en ambientes inertes para evitar la oxidacin de la pieza debido a las altas temperaturas alcanzadas.

Acabado de la pieza: Las piezas as obtenidas presentan un buen nivel de acabado y no suele ser necesario someterlas a ningn otro proceso, aunque en algunos casos es necesario aplicar procedimientos de mejora del acabado.

2. Por Conformacin

Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformacin plstica para cambiar las formas de las piezas metlicas. En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformacin, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometra del dado.

2.1. Forja sin estampa

Figura 3. Forja sin estampa

La forja, al igual que la laminacin y la extrusin, es un proceso de conformado por deformacin plstica que puede realizarse en caliente o en fro y en el que la deformacin del material se produce por la aplicacin de fuerzas de compresin.

Este proceso de fabricacin se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformacin se puede realizar de dos formas diferentes: por presin, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.

La forja simple es el tipo de forja industrial ms antiguo, este se caracteriza porque la deformacin del metal no est limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas nicas o pequeos lotes de piezas, donde normalmente stas son de gran tamao. Adems este tipo de forja sirve como preparacin de las preformas a utilizar en forjas por estampa (Appold, 2005).

Appold, H., 2005. Tecnologa de los metales para profesionales tcnico-mecnicas. Barcelona: Editorial REVERT, S.A..

DeGarmo, E. P., Black, J. T. & Kohser, R. A., 2002. Materiales y procesos de fabricacin. Espaa: Editorial REVERT, S.A..