Procedimientos de Fabricación: Técnicas de unión de materiales

Procedimientos de Fabricación

HAHN&KOLEI
Pixabay. Fresadora trabajando (CC BY-NC)
Fuente: Ieda. Materiales digitales de la Junta de Andalucía.
Adaptación al ACFGS: Emilio DuatoWikiImages en Pixabay .
Técnica de unión de piezas
mediante soldadura (CC BY-
NC)

Técnicas y Procedimientos de Fabricación

La fabricación de productos consiste en la obtención de productos artificiales a partir de los
distintos materiales. Probablemente se trate del proceso técnico más trascendente de la
humanidad.
Los procesos de fabricación son procesos complejos que requieren un elevado número de
operaciones con un importante grado de dificultad.
Estos procesos se vienen realizando desde tiempos remotos y las técnicas de ejecución se
han ido depurando y mejorando con el paso del tiempo.
Imagen de FJ Martínez en INTEF. Licencia CCFue a partir de la segunda mitad del siglo XVII cuando la sociedad sufre una profunda
transformación, que se dio en llamar Revolución Industrial. A partir de ese instante se produjo
el desarrollo o mejora en muy corto espacio de tiempo de un elevado número de técnicas de
fabricación. Esto hizo que aumentara de forma muy importante el número y calidad de
elementos fabricados por la mano del hombre, lo que a su vez provocó un importante cambio
en la estructura social de la época, dando paso a que la sociedad campesina empezase a
convertirse en obrera. La población fue abandonando el campo y empezó a reunirse
alrededor de la fábrica que se convirtió en el nuevo núcleo de la sociedad.
A lo largo de este tema vamos a estudiar los diferentes métodos de fabricación más
importantes en la actualidad.

Fabricación sin Pérdida de Masa

Encontramos las siguientes técnicas de fabricación:
Moldeo o fundición: proceso de fabricación de piezas, metálicas o de plástico, consistente
en elevar la temperatura de un material hasta que funde e introducirlo en un molde, con la
forma que deseamos obtener, donde solidifica.
Colada
Imagen de AB5602 en Wikimedia. CC
Sinterizado: Proceso de fabricación 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 continuación se
calienta a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla. Esto hace que se incremente
la fuerza y la resistencia de la pieza, al crearse enlaces fuertes entre sus partículas.
Por deformación:En todos los procesos de fabricación de este tipo, la masa del material y su
volumen permanecen constantes. En todos ellos se modifica la forma de la pieza al aplicar
fuerzas externas. Las ventajas más significativas de estos métodos de conformación son elque no se pierde material y se pueden obtener piezas con formas muy diversas, el proceso se
puede llevar a cabo en frío o en caliente.
Encontramos la laminación, la estampación, el trefilado y la extrusión. Lo veremos en el
apartado "Conformación por deformación".
Forja
Imagen en INTEF. CC

Conformación por Moldeo

El método de trabajo parte de la obtención de un modelo de cera, yeso o madera de la pieza
que se quiere fabricar. Sobre este modelo se construye un molde, que será de arena o de
metal. Cuando la pieza original es hueca, se necesita también fabricar machos, que son las
piezas que ocupan los huecos interiores en el molde.
Al construir el molde hay que diseñar los conductos por los que se tiene que verter el material
fundido, (bebederos) y los conductos por los que debe evacuarse el posible material sobrante
(mazarotas).
El proceso de vertido del material fundido en el molde se denomina colada. Ésta puede
producirse por gravedad, cuando el material ocupa el molde por su propio peso, o por presión
cuando el llenado del molde ocurre por la acción de un elemento que inyecta el material con
presión.
Una vez solidificado el material se procede a extraer la pieza del molde o desmoldeo.1. Bebedero
2. Mazarota
3. Caja
4. Arena
5. Molde
Elaboración propia
Los métodos de conformación por moldeo se clasifican según el material del cual esté
elaborado el molde.

Moldeo en Arena

Moldeo en arena: consiste en la confección de un molde elaborado con arena que
es un material refractario muy abundante, mezclada con arcilla, con lo que adquiere
cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases
del molde cuando se vierte el metal fundido.
Por este método se obtienen pequeñas series de piezas complejas, y pueden ser
moldeados materiales con elevada temperatura de fusión.
Imagen en Pixabay. CC0

Moldeo en Coquilla

Moldeo en coquilla, en este caso los moldes son fabricados con materiales
metálicos (acero), llamados coquillas, con lo que es posible reutilizarlos un elevado
número de veces, aunque con el uso van perdiendo los perfiles y es necesario
sustituirlos, este proceso es muy barato y se consiguen altos ritmos de producción, se
emplea cuando es necesario producir grandes series de piezas sencillas, y se
debe emplear con materiales que tengan una temperatura de fusión
significativamente más baja que la coquilla.
Imagen en Pixabay. CC0
Existen dos tipos de proceso de moldeo que cabe citar por sus características especiales.

Fundición Centrífuga

Fundición centrífuga:
Consiste en depositar una capa de material fundido en un molde que gira a la
velocidad adecuada como para que la fuerza centrífuga provoque que el material
fundido se desplace hacia las paredes del molde entonces solidifica el material por
enfriamiento continuo del molde o coquilla. Por este método se fabrican un gran
número de piezas como tuberías, objetos de joyería, ...

Moldeo a la Cera Perdida

Moldeo a la cera perdida:
Es un procedimiento escultórico de muy antigua tradición, empleado para obtener
figuras de metal (generalmente bronce) por medio de un molde, obtenido a partir de
un modelo fabricado con cera. Este modelo previo es rodeado de una gruesa capa de
material blando que solidifica; después se introduce en un horno, que derrite la cera,
escurriendo ésta por unos orificios creados al efecto, en el hueco que ha quedado se
inyecta el metal fundido, que adopta la forma exacta del modelo. Es necesario romper
el molde para extraer la pieza final. Con esta técnica de vaciado, se pueden obtener
piezas con detalles que sería imposible lograr por otros medios.
https://www.youtube.com/embed/MSqazcApFTk?rel=0
Técnica de fundición en bronce a la cera perdida
Técnica de moldeo a la cera perdida
Vídeo de MemorANDA alojado en Youtube
Las piezas obtenidas por moldeo pueden ser de muy diversos materiales. Un material será
apto para fabricar una pieza por moldeo cuando cumpla dos condiciones.

• El material sometido a moldeo ha de presentar buena colabilidad, o aptitud de un
  material que en estado fundido rellena todas las cavidades del molde en que es vertido
  y adopte su forma. En el caso de productos poliméricos, este método se puede utilizar
  con plásticos termoestables, pero sobre todo con termoplásticos. En el caso de
  materiales metálicos se utiliza con aceros y fundiciones de los que se fabrican un
  diverso tipo de piezas, levas, pistones, cigüeñales, bancadas, ...
• Fusibilidad o la aptitud de un material de pasar de sólido a líquido por efecto del calor,
  se caracteriza por la temperatura de fusión.
  A través de estos métodos se obtienen piezas de bronce y latón como herrajes, hélices de
  barcos, campanas, grifería, esculturas, ... y también de plomo, aleaciones de aluminio, ...

Comprueba lo Aprendido

Lee el siguiente párrafo y completa los huecos con la palabra adecuada.
El material fundido entra en el proceso de
al interior del molde por unos
conductos llamados
. Es necesario dejar unos conductos por los que
pueda escapar el material sobrante, estos conductos reciben el nombre de
.
Enviar

Conformación por Sinterizado

Este método se utiliza para fabricar grandes series de piezas pequeñas con gran
precisión y para controlar el grado de porosidad de las piezas.
Presenta importantes ventajas:

• Se aprovecha todo el material.
• Gran precisión y buen acabado
• Altos ritmos de producción.
• Piezas con una porosidad imposibles de
  obtener por otros medios.
  Imagen de M. Ayuso en INTEF. Licencia CC
  Aunque también tiene inconvenientes:
• Elevado coste de las matrices empleadas.
• Peores características mecánicas debido a la porosidad de las piezas.
  Entre las piezas fabricadas por este método destacan las herramientas de corte, rodamientos,
  filtros, árboles de levas, bielas, segmentos de pistones, ...
  El proceso para la fabricación de una pieza sinterizada consta de las siguientes etapas:
• Obtención del polvo: Se produce por dos posibles métodos:

• Triturado y molido del mineral, aunque los granos obtenidos de este
  modo no son demasiado homogéneos.
• Deposición electrolítica del material, haciendo que éste se comporte
  como ánodo en una cuba electrolítica donde se produce su deposición en
  forma de polvo fino, que posteriormente puede ser tratado, este método es
  el empleado cuando se requiere obtener piezas de gran calidad.

• Preparación del polvo: El polvo obtenido se acondiciona para procesos sucesivos. Para
  ello se mezcla con los elementos aleantes precisos, se añaden lubricantes y otros aditivos, lo
  que proporciona al material una mejor maquinabilidad y compresibilidad.
• Compactación: Tras colocarlo en la matriz con la forma deseada se introduce en una
  prensa para que adquiera la forma deseada
• Sinterización: Se eleva la temperatura y se mantiene durante el tiempo necesario en
  función de las dimensiones de la pieza a obtener, manteniendo la presión. El proceso se
  debe realizar en ambientes inertes para evitar la oxidación de la pieza debido a las altas
  temperaturas alcanzadas.
• Acabado de la pieza: Las piezas así obtenidas presentan un buen nivel de acabado y no
  suele ser necesario someterlas a ningún otro proceso, aunque en algunos casos es necesario
  aplicar procedimientos de mejora del acabado.

Conformación por Deformación

Encontramos las siguientes técnicas:
Laminación

• Laminación: Método de conformación basado en la deformación plástica que
  sufren metales o aleaciones al hacer pasar la pieza entre unos cilindros.
  Es el método más barato y
  eficiente para fabricar productos
  alargados de sección transversal
  constante a lo largo de todo el
  producto.
  Se puede realizar en frío o en
  caliente.
  En frío es necesaria más energía
  para realizar la deformación, ya
  que el material en frío no se
  deforma con facilidad, pero las