Tipos de fundiciones

¿Qué significa «fundición»?

La fundición es el proceso por medio del cual se fabrican de piezas metálicas, a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, este molde, suele ser fabricado con arena.

(La fundición se hace desde la antigüedad)

Se trata de un procedimiento sencillo: se funde el metal a temperaturas considerablemente elevas. Luego de ello, se vacía en un molde, en donde se lo debe dejar  enfriar.

Este procedimiento se hace desde la antigüedad, aunque en muchas ocasiones ha sido sido reemplazado por métodos como:

• Fundido a presión (para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero)
• Forja (proceso de deformación en el que se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte),
• Extrusión (es un proceso de formado que se efectúa por medio de la compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal),
• Mecanizado
• Laminado (se trata de un procedimiento en el que se deforma. En él, el espesor del material de trabajo se reduce con el uso de fuerzas de compresión que se efectúan con dos rodillos dispuestos en forma opuesta).

Clases de fundición

Existen varios tipos de fundición, algunos de ellos son los siguientes:

1. Fundición gris: esta se lleva adelante en hierro.  Lo que caracteriza a este procedimiento es que la mayor parte del contenido es de carbono y adquiere forma de escamas o láminas de grafito.

Y son estas justamente las que le dan al hierro su color y propiedades deseables, como pueden ser que resultan fáciles de maquinar, tiene capacidad de templado y buena fluidez para el colado.

Pese a esto, las fundiciones grises son quebradizas y de baja resistencia a la tracción. Se las suele usar bastante en aplicaciones como bases o pedestales para máquinas, bastidores y bloques de cilindros para motores de vehículos, discos de frenos, por poner algunos ejemplos.

2. Fundición nodular (dúctil o esferoidal):  se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular que tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con materiales como magnesio o cerio.

Esto produce cualidades deseables como elevada ductilidad, además de buen maquinado, fluidez para la colada, resistencia, así como también tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que sea sometida a un tratamiento térmico.

3. Fundición maleable: se trata de hierros producidos a partir del tratamiento térmico de la denominada fundición blanca, la cual es sometida a rígidos controles que dan por resultado una microestructura en la que gran parte del carbono se combina con cementita. La fundición blanca se usa en cuerpos moledores gracias a su resistencia significativa al desgaste.

Su veloz enfriamiento ayuda a evitar la grafitización de la cementita aunque si se calienta la pieza colada a una temperatura de 870°C, el grafito se forma adoptando una forma característica denominada «carbono de revenido», resultando la fundición maleable.

La matriz de la fundición puede ser ferrítica o perlítica si la aleación se enfría más rápidamente a partir de los 723°C al final del tratamiento de maleabilización. Las fundiciones maleables se usan en la producción maquinarias.

4. Fundicion atruchada:  en este caso, tiene una matriz de fundición blanca combinada parcialmente con fundición gris. El carbono se encuentra libre y combinado, siendo difícilmente maquinable.

5. Fundición aleada: contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajes suficientes para mejorar las propiedades mecánicas de las fundiciones ordinarias o alguna otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, al calor etc.

Ciertos elementos como el silicio, aluminio, níquel y cobre, que se disuelven en la ferrita, la endurecen y la hacen incrementar su resistencia. Son elementos que ayudan ala grafitización.

Otros elementos como pueden ser por ejemplo el cromo, manganeso y molibdeno son formadores de carburos, resultan elementos que tienden a conformar fundición blanca en vez de gris, y complican así la grafitización.

De una forma general, se pueden clasificar las fundiciones aleadas en dos grupos:

• Fundiciones de baja y media aleación, que se caracterizan por tener pequeñas cantidades de Ni, Cr, Mo, y Cu, generalmente en porcentajes inferiores a 5%. Son fundiciones de alta resistencia a la tracción, de 25 a 50kg/mm² , muy superior a la de las fundiciones ordinarias. Estas en general cuentan con una estructura perlitica, sorbítica, bainítica y martensítica. También pertenecen a este grupo de fundiciones de baja aleación las fundiciones con 1 a 2% de cromo resistente al calor y las fundiciones martensíticas muy resistentes al desgaste.
• Fundiciones de alta resistencia a la tracción, se observa una gran variedad de fundiciones de composiciones muy diversas y resistencia a la tracción, variables de 25 a 50 kg/mm² .A este grupo pertenecen ciertas fundiciones al níquel,  cromo, cromo-níquel, cobre, etcétera, evitando la formación de láminas de grafito, aumentando la resistencia de la matriz.

6. Fundiciones martensíticas: esta variante se caracteriza por ser resistentes al desgaste y en general se las usa para hacer de piezas que necesiten gran resistencia o que exijan muy altas durezas o incluso en casos que  deban sufrir importante presión. En este caso se encuentran las siguientes variedades:

• Blancas al níquel: contienen 4.5% de níquel, además de un 2% de cromo y  bajo silicio en un 0.50%, por lo que así logran con ellas durezas variables de 500 a 700 Brinell. En América esta fundición se le conoce con la denominación Ni-hard.
• Fundiciones martensíticas grises: suelen conocerse bajo el nombre de autotemplables como consecuencia de su dureza, que va de los 400 a 450 Brinell, que obtienen a partir de la colada sin ningún tratamiento. No pueden ser mecanizadas con herramientas ordinarias.

7. Fundicones aleadas al cromo: en este caso se identifican dos grupos, que son los siguientes:

• Fundiciones con 6 a 25% de cromo, se trata de fundiciones blancas y cuentan con muy elevada dureza, que se ubica entre los 400 a 550 Brinell. Sumado a esto, poseen una gran resistencia al desgaste, así como también, al calor.
• Fundiciones de 33% de cromo, se trata de estructuras ferríticas y tienen excelente resistencia a la oxidación a temperaturas muy altas, cuando el contenido en cromo es como mínimo equivalente a 10 veces el del carbono. Sumado a ello,resistirán a la corrosión en aquellos casos en los que el cromo es más de 15 veces el carbono.

8. Fundiciones aleadas con aluminio: su uso es en estos días bastante poco frecuente, porque su fabricación es complicada, ya que la proporción de aluminio superiores al 6.5% hace que el grafito desaparezca en las fundiciones. Esta estructura ferrítica al igual que las fundiciones al silicio, es muy inoxidable y refractaria al calor.

Dentro de esta variantes, las dos clases más importantes son:

• Las fundiciones con 7% de aluminio que tienen una gran resistencia al fuego. Estas fundiciones se usan en temperaturas que alcancen hasta los 950 °C. Además de esto, se mecanizan bastante bien.
• Las fundiciones con más de 8% de aluminio pueden usarse a temperaturas de hasta 1000 °C. Además de ello, tienen excelente resistencia a la oxidación y . Se caracterizan por ser difíciles de mecanizar.