La fundición y el mecanizado de metales son dos tecnologías de fabricación muy utilizadas en los sectores de la automoción, la aeronáutica, la electrónica y la maquinaria industrial para fabricar componentes metálicos. Aunque ambos procesos producen componentes, presentan varias diferencias en cuanto a la forma en que se moldea el material, las herramientas necesarias, los costes y la precisión que se puede alcanzar.
La fundición es un proceso que consiste en verter o inyectar metal fundido en un moho para fabricar componentes, y el mecanizado es un proceso que utiliza herramientas de corte para eliminar material de un objeto sólido. En algunas aplicaciones, resulta eficaz combinar la fundición y el mecanizado CNC de piezas complejas, que presentan características funcionales precisas.
¿Cuál es la diferencia entre la fundición y el mecanizado?
La fundición y el mecanizado se diferencian principalmente en los métodos que utilizan para dar forma al material.
Fundición frente a mecanizado: diferencias clave
| Factor | Fundición | Mecanizado CNC |
| Proceso | El metal fundido se moldea en un molde | Se retira material de una pieza sólida |
| Herramientas | Requiere moldes o matrices | Utiliza herramientas de corte, accesorios y equipos CNC |
| Geometría | Adecuado para formas complejas y cavidades internas | Genera detalles precisos, siempre que la herramienta pueda acceder a ellos |
| Precisión | Depende del método de fundición y del control del proceso | Por lo general, permite tolerancias más estrictas |
| Acabado superficial | Varía según el molde y el método de fundición | Controlado mediante herramientas y parámetros de mecanizado |
| Residuos materiales | A menudo es relativamente baja, aunque los corredores y las compuertas generan chatarra | Genera virutas y material de recorte |
| Coste inicial | Los costes de los moldes o las matrices pueden ser considerables | Los costes de puesta a punto, programación y utillaje varían |
| Volumen de producción | A menudo adecuado para la producción de volumen medio y alto | Flexible para prototipos y volúmenes que van de bajos a altos |
| Cambios en el diseño | Las modificaciones en los moldes pueden resultar costosas | Los cambios en CAD/CAM y en las trayectorias de herramienta suelen ser más sencillos |
| Aplicaciones | Carcasas, bloques de motor, soportes y piezas complejas | Ejes, carcasas de precisión, placas y componentes con dimensiones críticas |
¿Cómo funcionan los yesos?
El primer paso en la fundición a presión consiste en elegir y fundir un metal o una aleación adecuados. El material fundido se vierte o se inyecta en un molde que se ha fabricado siguiendo la forma de la pieza. Una vez enfriada y solidificada, la pieza se extrae del molde.
Es posible que se requieran otras operaciones como parte del proceso, tales como el recorte de las entradas y los canales de colada, la limpieza, el tratamiento térmico, el acabado superficial, la inspección y el mecanizado.
¿Cómo funciona el mecanizado CNC?
La fabricación asistida por ordenador es el proceso de cortar materiales a partir de un bloque sólido. El modelo CAD se traduce en instrucciones de fabricación, a menudo mediante un programa de CAM. La máquina CNC trabaja con una serie de trayectorias de herramienta para crear una forma con las características y dimensiones correctas.
A continuación se enumeran las operaciones CNC más habituales:
- Fresado CNC: Las herramientas de corte giratorias eliminan material para dar forma a superficies planas, ranuras, cavidades y contornos complejos.
- Torneado CNC: La pieza gira mientras se corta de forma cilíndrica.
- Perforación: Perfora agujeros con una taladradora giratoria.
- Aburrido: Aumenta el tamaño de los agujeros o los limpia hasta alcanzar las dimensiones deseadas.
- Escariado: Realiza el acabado de los orificios para mejorar la precisión y la calidad de la superficie.
¿Qué es el mecanizado de piezas fundidas?
El método de mecanizado por fundición, también conocido como fabricación por fundición y mecanizado, es una combinación de fundición y mecanizado CNC. El proceso de fundición se utiliza para dar forma básica al componente, mientras que a determinadas características se les aplica un acabado superficial y/o se les confiere precisión dimensional mediante el mecanizado.
Por ejemplo, se puede fundir una carcasa metálica (de aluminio) que cubra todo el cuerpo, las nervaduras y los contornos. A continuación, los procesos de mecanizado CNC pueden encargarse de realizar las superficies de montaje, los orificios roscados, los asientos de cojinetes y otras piezas fundamentales.
¿Cómo funciona el proceso de mecanizado de piezas fundidas?
Diseño de piezas: Los ingenieros diseñan la pieza teniendo en cuenta los requisitos de fundición, los márgenes de mecanizado, las propiedades del material y las tolerancias.
Preparación del molde: El molde se diseña en función del diseño de la pieza y de la técnica de fundición.
Fundición: El metal fundido se vierte o se inyecta en un molde y se solidifica.
Retirada y limpieza: Se retira la parte solidificada y se recorta el material sobrante, como los canales de colada, los conductos de colada o las rebabas.
Inspección: En la pieza fundida se comprueban los defectos, las variaciones dimensionales y la aptitud para el mecanizado.
Mecanizado CNC: Las superficies y los elementos críticos se someten a fresado, torneado, taladrado u otros procesos de acabado.
Ventajas de combinar la fundición y el mecanizado
| Beneficio | Explicación |
| Flexibilidad de diseño | La fundición permite crear formas complejas, mientras que el mecanizado perfecciona las características funcionales. |
| Mayor precisión | El mecanizado CNC permite alcanzar tolerancias más ajustadas en determinadas superficies. |
| Menor eliminación de material | La fundición determina en gran medida la forma de la pieza antes del mecanizado. |
| Mejor ajuste de los componentes | Los orificios, los asientos y las superficies de acoplamiento mecanizados garantizan un montaje preciso. |
| Eficiencia en la producción | Esta combinación permite equilibrar la productividad de la fundición con la precisión del mecanizado. |
¿Cuáles son los cuatro tipos de fundición?
Existen cuatro técnicas principales de fundición: la fundición en arena, la fundición a presión, la fundición a la cera perdida y la fundición por compresión.
1. Fundición en arena
La fundición en arena es un proceso en el que se utiliza arena especialmente preparada para formar un molde. En el molde se crea un espacio que se ajusta a la forma de la pieza. El metal fundido se vierte en la cavidad, se deja enfriar y, a continuación, se extrae rompiendo el molde de arena.
Características principales:
- Adecuado para una amplia variedad de aleaciones metálicas.
- Es capaz de crear componentes de gran tamaño y formas complejas.
- Utiliza materiales para moldes relativamente económicos.
- Por lo general, da lugar a una superficie menos pulida que los procesos de fundición de precisión.
- Normalmente se necesita un molde nuevo para cada fundición.
2. Fundición a presión
En el fundición a presión En este proceso, el metal fundido se inyecta a presión en un molde metálico reutilizable (matriz). Una vez que el metal se enfría, la matriz se abre y se extrae la pieza.
Características principales:
- Altos índices de producción.
- Buena repetibilidad con un procesamiento controlado.
- Es capaz de generar paredes finas y modelos complejos.
- La producción a gran escala es posible gracias a los troqueles reutilizables.
- El tipo de aleación que se utiliza depende de los requisitos de la fundición y de los componentes.
Fundición a presión en cámara caliente y en cámara fría
| Característica | Fundición a presión en cámara caliente | Fundición a presión en cámara fría |
| Entrega de metal | El metal fundido se mantiene en un sistema de hornos integrado | El metal fundido se introduce en la cámara de inyección |
| Materiales habituales | Aleaciones con un punto de fusión más bajo, como el zinc | Aleaciones con un punto de fusión más alto, normalmente de aluminio |
| Ciclo | Por lo general, es más rápido con las aleaciones adecuadas | Incluye pasos adicionales de transferencia de metal |
| Equipamiento | Injection components operate in contact with molten metal | Injection system is separate from the holding furnace |
| Aplicaciones | Small zinc components and fittings | Aluminum housings and structural parts |
3. Fundición a la cera perdida
Lost-wax casting, or investment casting, is a technique that involves making a detail mold from a disposable wax pattern. The pattern is coated and covered with a refractory material, which will create a ceramic shell.
Características principales:
- Appropriate for complex forms and details.
- It can make reasonably smooth surfaces.
- It can be used to minimize extensive manufacturing operations.
- Works with a variety of metal alloys.
4. Squeeze Casting
Squeeze casting is the blending of aspects of casting and forging. Molten metal is fed into a die and pressure is applied during solidification.
Características principales:
- The pressure is maintained through solidification.
- This process will create low-porosity components.
- It will enhance mechanical properties in comparison with some conventional casting procedures.
- Needs special equipment and controlled processing.
- The costs for the tooling and the process may be higher than simpler processes.
Casting vs. CNC Machining: Which Process Should You Choose?
When to Choose Casting:
- The component is a complex part or hollow.
- Large quantities of similar parts are required.
- The casting method can be used to obtain the required dimensional and surface requirements.
- The material and geometry are suitable for the process.
- The cost of tools can be spread over a reasonable production volume.
When to Choose CNC Machining:
- The project is a prototype or small number of production runs.
- Close tolerances are required.
- The design will be subject to change in the course of development.
- The component needs precision holes, slots, threads, or mating surfaces.
- The part can be manufactured from existing stock material, with low production cost.
When Is a Combined Process Appropriate?
For parts with complex overall shape but a requirement for precision functional features, cast and machine production might be appropriate.
An industrial pump housing, for instance, can be cast to form the main housing and internal passages. CNC machining can then be used for final assembly of faces, holes in the shafts, and seal surfaces. This can minimize the amount of milling from solid and still maintain precision in areas where it is required.
Is CNC a Hard Job?
CNC machining is not particularly difficult, but the level depends on the job, machines, complexity of the parts, and responsibility. Different skills are required by the different people involved in a CNC operation, as well as setup and programming, and manufacturing engineers.
- Blueprint Reading: Reading engineering drawings, dimensions, tolerances, and geometric specifications.
- Measurement: Checking dimensions using calipers, micrometers, gauges, and inspection tools.
- Machine operation: Loading workpieces, selecting tools, monitoring cycles, and following safety procedures.
- Tool knowledge: Understanding of cutting tools, tool wear, work holding, and machining parameters.
- Programming: The creation or modification of CNC programs (G-code or CAM software) as appropriate.
What Makes CNC Machining Challenging?
With CNC machining, it’s not just about operating a machine. Workers need to be aware of the influence of material characteristics, cutting forces, tool geometry, machine rigidity, and machining parameters on the finished product.
Typical problems include tight tolerances, selecting proper tools, avoiding chatter and excessive tool wear, setting up the workpieces accurately, troubleshooting surface finish problems, and safety procedures.
Common Casting Defects and the Role of Machining
Casting defects can affect a component’s dimensions, appearance, or mechanical performance. Identifying and controlling these defects is an important part of manufacturing quality.
| Casting Defect | Descripción | Potential Impact |
| Porosidad | Small cavities or voids within the casting | May affect strength, sealing, or pressure integrity |
| Contracción | Cavities or dimensional changes caused by contraction during solidification | Can compromise structural integrity or dimensions |
| Warping | Distortion during cooling or solidification | May cause alignment or dimensional problems |
| Surface cracks | Cracks that develop on the casting surface | Can affect durability and acceptance |
| Incluye | Non-metallic materials trapped within the casting | May reduce material quality and performance |
CNC machining can correct certain dimensional variations and refine surfaces, but it cannot automatically eliminate internal defects or restore compromised material integrity.
How to Reduce Costs in Casting and CNC Machining
The manufacturing costs are dependent on the part design, material, production volume, tooling, machining time, and quality requirements. The following are examples of practices to help control costs:
- Choose the process early: Assess the casting, machining, and combined manufacturing during the design phase.
- Discuss material requirements: Select an alloy according to mechanical requirements, working conditions, and manufacturability.
- Do not overcomplicate geometry; simplify as much as possible as long as it retains its functionality.
- Use functional tolerances: Only use tight tolerances where necessary.
- Design machining allowances: Ensure adequate stock on cast surfaces to be finished.
Preguntas frecuentes
What is the difference between casting and machining?
Machining is a process that uses cutting tools to remove material from a solid material, and die casting involves pouring molten metal into a mold. The die casting process is often employed for complex shapes and large production volumes, while machining is typically chosen for precision features and flexible production.
What is a casting machine?
Casting machining, also known as “cast and machine” manufacturing, is a combination of casting and CNC machining. The main shape is made with casting, while critical dimensions, holes, surfaces, and functional features are developed with machining.
Is CNC machining a hard job?
CNC machining is difficult, as it involves understanding engineering drawings, measurement, machine operation, tooling, and in some cases, programming. Technical training and supervised practice are a way for beginners to learn.
Does casting cost less than CNC?
Die Casting might be more economical for suitable high-volume production because the costs of tooling are spread across a number of parts. CNC machining could be more cost-effective for prototypes, small runs, or high-precision parts. The optimal process is based on part requirements and production volume.
Can cast parts be CNC machined?
Yes. Accurate part dimensions, surface finish, and precision features like holes, threads, bearing seats, and mounting surfaces are typically created by CNC machining of cast components.
What is the best casting technique to capture detailed information?
Investment casting is generally applied for intricate geometries and intricate details. This is dependent upon material, part size, part design, tolerances, and volume.
Conclusión
Casting and CNC machining are both essential in metal manufacturing but do so in different ways. Casting involves the production of forms from molten metal into a mold, suitable for a variety of complex shapes and production operations.
CNC machining is a tooling method that cuts or shapes a solid material into a desired shape and size. Each of the following casting methods has its own set of abilities and drawbacks: sand casting, investment casting, and squeeze casting.
Cast and machine manufacturing can be used together to take advantage of both techniques for components with complex geometries and precision. The proper selection involves considering geometry, material, tolerances, surface finish, production quantity, quality requirements, and overall cost.