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Fabricación de piezas por moldeo.

Para fabricar una pieza puede utilizarse el método de verter el material constitutivo de la futura pieza en forma líquida dentro de un molde hueco, cuya oquedad corresponda a la forma de la pieza y esperar a que solidifique. Este método se conoce como moldeo.

De esta forma el moldeo puede clasificarse en:

1. Moldeo en frío: Corresponde a aquellas en las cuales se vierten en el molde mezclas líquidas o semi-líquidas de sustancias que luego endurecen como un sólido rígido. Ejemplos: Resinas plásticas y Epoxi, Concretos y morteros, Yeso etc.

2. Moldeo en caliente: Corresponde a aquellas en las cuales se vierten en el molde materiales licuados por fundición. Ejemplos: Metales, Ceras, Caramelos etc.

En general durante el proceso de fabricación de la pieza se siguen los pasos siguientes:

1. Diseño de la pieza.

2. Fabricación del molde con la forma y materiales adecuados.

3. Vertido del material líquido y posterior endurecimiento.

4. Extracción de la pieza del molde.

5. Limpieza.

6. Terminación.

Diseño de la pieza.

La forma y dimensiones de la pieza a fabricar dependerá, como es evidente, de muchos factores de acuerdo a su futura aplicación lo que no corresponden con el interés de esta página. Este diseño, lo mas común es que salga de un especialista en forma de uno o mas planos de dibujo con suficiente detalle como para poder ser fabricada la oquedad en el molde.

Fabricación del molde.

Factores a tener en cuenta

Para fabricar el molde es necesario tener en cuenta gran diversidad de factores involucrados algunos de los cuales son:

1. Temperatura del material líquido a la hora del vertido.

2. Índices de contracción o dilatación del material cuando solidifica.

3. Complejidad de la pieza a elaborar.

4. Fluidez del material líquido.

5. Cantidad de piezas a fabricar.

6. Exactitud dimensional y de acabado superficial requerida para pieza fundida.

7. Tipo de tratamiento de terminación posterior a la fundición.

8. Tamaño.

9. Otros.

Veamos algunos detalles sobre los puntos anteriores.

Temperatura del material líquido.

Resulta evidente que el molde debe soportar sin deterioro la carga líquida hasta que esta solidifique.

Si se trata de fundición en frío o de sustancias de bajo punto de fusión como la parafina, podrán utilizarse materiales comunes para la fabricación del molde, tales como plásticos, yeso etc., pero si el líquido a verter corresponde a metales fundidos, estos materiales comunes no podrán utilizarse y en su lugar se recurre a moldes metálicos para metales de bajo punto de fusión, o moldes de arena de sílice compactada para aquellos de alto punto de fusión.

Índices de contracción o dilatación.

Todos los materiales cambian sus dimensiones cuando se enfrían o solidifican, la gran mayoría se contraen como los metales y sus aleaciones, ceras, etc., pero algunos se expanden como el yeso.

De este cambio se deduce que las dimensiones de la oquedad del molde debe tener muy en cuenta esta contracción o dilatación para que cuando solidifique, la pieza tenga las dimensiones adecuadas.

Complejidad.

Para el moldeo de piezas de forma compleja, en ocasiones será necesario utilizar un molde de múltiples partes acopladas, diversos canales de llenado simultáneo, fabricación de canales de comunicación internos que tendrán que ser cortados y desechados después de desmoldeada la pieza, canales de salida múltiples para el aire del interior del molde y otros.

En piezas de forma simple estos elementos pueden no ser necesarios.

Fluidez del material.

No todos los materiales utilizados en el moldeo de piezas fluyen con la misma facilidad, algunos "corren" bien por los canales del molde y lo llenan completamente, otros no, así que el molde tendrá que ser fabricado teniendo en cuenta este factor.

Cantidad de piezas.

Las características del molde dependen en mucho de la cantidad de piezas a fabricar, de este modo si son muy pocas piezas, el molde podrá ser fabricado manualmente de materiales de poca duración o desechables, mientras que si el lote de piezas a fabricar es grande lo mejor es utilizar moldes de múltiples usos, por ejemplo metálicos (de ser posible).

Exactitud dimensional y de acabado superficial.

Cuando se requieren piezas muy exactas en dimensiones y/o de buen acabado superficial, estas características tendrán que tenerse en cuenta al fabricar el molde, en algunos casos será preciso un mecanizado muy exacto de las dimensiones y superficie de la oquedad interna (moldes metálicos o plásticos) o el recubrimiento interior con materiales que "alisan" la superficie (moldes de arena y yeso).

Tipo de tratamiento de terminación posterior.

Ciertos materiales como el hierro fundido, se endurecen mucho si se enfrían rápidamente, por lo que la mecanización posterior será un tanto menos que imposible, en estos casos los moldes deben construirse de manera que sean "un abrigo" al material fundido para que se enfríe lentamente o habrá que recurrir al enfriamiento en horno.

En otros casos es todo lo contrario, la pieza debe salir del molde sumamente dura, como en las ruedas de triturado de los molinos, en estos casos el molde se fabrica para que se enfríe rápidamente.

Tamaño

Para piezas menudas, los moldes pueden ser pequeños y manejables, hasta se puede elaborar un molde de múltiples piezas en un solo cuerpo, pero en el caso de piezas de grandes dimensiones, habrá que recurrir incluso a la fabricación del molde en el terreno como una oquedad subterránea.

Como se logra la oquedad

Para lograr la oquedad interna del molde se pueden utilizar diversos métodos en concordancia con los factores involucrados mencionados arriba. Estos moldes pueden estar constituidos por una sola pieza o varias acopladas.

En todos los casos los moldes deben permitir la extracción de la pieza endurecida sin grandes esfuerzos y sin afectar el molde apreciablemente si se pretende su uso en múltiples ocasiones.

Veamos algunos de los métodos utilizados:

Oquedad mecanizada.

Cuando se producen moldes para la fabricación de piezas de grandes partidas, se recurre, siempre que las temperaturas de trabajo lo permitan, a los moldes metálicos, que pueden ser reutilizables muchas veces. En dependencia de la complejidad de la pieza pueden ser de dos o mas partes acopladas.

La parte interior del molde que corresponderá a la forma y dimensiones de la pieza a fabricar se hace mediante el uso de métodos de mecanizado, ya sea por arranque de virutas en máquinas herramientas o por conformación.

Utilicemos las figuras que siguen para describir de manera elemental como sería un típico proceso de fabricación del molde por maquinado.

Observe la figura 1, en ella se representan dos bloques metálicos, por ejemplo de acero. Estos bloques serán utilizados para construir nuestro molde.

Las superficies enfrentadas de los bloques han sido cuidadosamente rectificadas y maquinadas hasta un buen acabado superficial.

En la figura 2, ambos bloques se han juntado para formar uno solo, como las superficies son planas y de buen acabado, el conjunto se constituye como un solo cuerpo divisible por el centro.

En la unión de los dos bloques comenzaremos a construir la oquedad de tamaño y forma adecuados que servirá para llenar con el material líquido que formará la futura pieza.

Esta división del molde en dos partes separables resulta necesaria para poder extraer la pieza endurecida del interior.

Ahora enfoquemos en las figuras 3 y 4, note que se taladran unos agujeros cerca de los bordes de los bloques y por fuera de la futura oquedad a construir, estos agujeros servirán para introducir unas espigas de guía que garantizan la exacta coincidencia de ambas partes, sin movimiento relativo, de forma que cada vez que el molde se arme, siempre coincidan de manera precisa ambas partes.

Las espigas se montan de forma que estén firmemente apretadas en uno de los bloques pero se deslicen fácilmente y sin holgura en el otro para facilitar la apertura del molde.

Una vez armado el conjunto sin movimiento lateral relativo, ambos bloque se aprietan firmemente con algún método mecánico (no representado), por ejemplo unas mordazas y se comienza el maquinado, en este caso representado por la broca superior de la figura 5.

Si la pieza a construir es del tipo de cuerpo de revolución, esto es, cilíndrica, cónica o la combinación de ambos, el maquinado puede hacerse con facilidad con el conjunto armado utilizando un torno o taladradora. El agujero inicial hecho con broca podrá servir en el futuro como bebedero de llenado.

Si la forma del molde interior es de otro tipo, será necesario maquinar cada parte del molde por separado tallando la mitad de la pieza en cada lado y garantizando la perfecta geometría y coincidencia de cada una, para cuando se cierre el molde de nuevo antes del vertido del material líquido.

En este caso se ha supuesto un cuerpo simple de revolución con dos cilindros de diferente sección, uno de los cuales es a su vez el bebedero, como se aprecia en la figura 6. En esta figura solo se ha representado la mitad de la oquedad en un solo bloque, pero salta a la vista que esta debe existir por igual en los dos.

Finalmente de ser necesario, se procede a dar un buen acabado a ambas superficies interiores del molde con este abierto.

Hay que aclarar

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