Fabricación de piezas por moldeo.

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.

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.

Fabricación del molde.

Factores a tener en cuenta

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.
   

Temperatura del material líquido.

Índices de contracción o dilatación.

Complejidad.

Fluidez del material.

Cantidad de piezas.

Exactitud dimensional y de acabado superficial.

Tipo de tratamiento de terminación posterior.

Tamaño

Como se logra la oquedad

Oquedad mecanizada.

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 aquí que si el molde se utilizará para fundir materiales de bajo punto de fusión (velas), o para la fundición en frío de resinas, el material de los bloques puede ser plástico, lo que por supuesto facilita  el maquinado. Figura 7 La figura 7 muestra un molde metálico real para la fabricación de suelas de zapatos.

Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6

Oquedad creada con plantilla.

Para la confección del molde es común que se parta de dos cajas sin fondo ni tapa como las que se muestran en la figura 8. Varias espigas empotradas fijas en una de las cajas, y deslizantes en los agujeros respectivos en la otra (no representadas), garantizan el montaje seguro y preciso de ambas. Las cajas pueden ser plásticas, de madera o de metal ya que solo servirían para conformar el molde y no tendrán contacto con el material líquido. Para fabricar el molde se siguen los pasos siguientes: Primer paso: Se muestra en la figura 9, lo que se hace es colocar una de las cajas sobre el piso y llenarla completamente con el material con que se confeccionará el cuerpo del molde aplanando la superficie con una regla recta. Este material puede ser arena de sílice especial humedecida y compactada mientras se vierte, bien sola o bien mezclada con algún aglutinante, cuando se trata de moldes para la fundición de metales de alto punto de fusión, o mezcla de yeso y agua para la fundición de materiales de bajo punto de fusión o la fundición en frío. Segundo paso: Se coloca la plantilla con la forma de la pieza objetivo del molde (figura 10) parcialmente enterrada; generalmente hasta la mitad, en la arena de la caja de abajo y se rectifica con cuidado la superficie para eliminar el abultamiento generado por la plantilla al desplazar el material, sin retirarla. De esta forma cuando se termine el moldeado, la mitad de la oquedad para formar la pieza corresponderá a la caja inferior. La plantilla debe cumplir ciertos requisitos que podrá conocer mas adelante. Tercer paso: Se recubre la superficie del material de la caja inferior con una sustancia que evite la adherencia con el material de la caja superior (figura 11), este material generalmente en polvo, puede ser óxido de cinc, talco, etc. Cuarto paso: Se coloca la caja superior sobre la inferior conteniendo la plantilla (figura 12), y se rellena con el material de formación del molde tal y como se hizo anteriormente con la parte de abajo. Al mismo tiempo se coloca en esta caja, en un lugar adecuado para que tenga contacto con la plantilla una pieza tubular terminada en forma de embudo (no representado) que servirá como bebedero del molde. En ocasiones el bebedero está incorporado como parte de la propia plantilla. Quinto paso:  Por último se separan las cajas y se retiran la plantilla y el bebedero (figura 13), de esta forma cuando se vuelvan a unir las cajas, queda dentro del molde el espacio adecuado para fundir la pieza así como el conducto para el llenado. Para el caso de las piezas huecas se hace necesario el uso de los llamados "machos", algunos detalles sobre este tipo de moldeo se darán mas adelante. Vea el punto Moldeo de piezas huecas.

Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 Figura 13

La plantilla

1. Plantillas extraíbles: Son aquellas que al extraerla del molde mantiene su integridad por lo que pueden ser reutilizables. El caso mostrado en el ejemplo simplificado de elaboración del molde de arriba usa una de estas plantillas.
   
2. Plantillas desechables. Estas plantillas, confeccionadas de un material de bajo punto de fusión como la parafina, se extraen del molde por calentamiento, es decir, el molde se calienta y la parafina se funde y sale al exterior con lo que queda el espacio correspondiente a su forma formando la oquedad. Evidentemente la plantilla solo puede utilizarse una vez.  Cuando de usa una plantilla desechable, el molde puede ser de una sola caja y el bebedero está elaborado en la propia plantilla y sale al exterior a través de un orificio en el cuerpo de la caja. Este orificio sirve a su vez para la salida del material fundido de la plantilla
   

Materiales de las plantillas.

Características de la plantilla.

1. Todas las superficies deben tener buen acabado para evitar que se arrastre el material del molde, por ejemplo la arena, al sacarlo.
2. La forma de la plantilla debe ser tal que la parte mas ancha de su sección corresponda a la zona de división de las cajas de moldeo, de esta forma puede ser extraída sin mucha dificultad. Si este precepto no se cumple, y la dimensión mayor está soterrada en la arena, necesariamente se romperá el molde al extraer la plantilla. Cuando las piezas son muy complejas hay que acudir a plantillas de múltiples piezas, algunas de las cuales (llamadas corazones), solo sirven como cuñas de separación entre las partes y deben ser sacadas primero para que la plantilla disminuya sus dimensiones y pueda ser extraída.
3. Las plantillas deben estar cortadas simétricamente para que cada una de las mitades se quede en el material de la respectiva caja cuando estas se separen para extraer la plantilla. Tenga en cuenta que ambas cajas están aseguradas con espigas guía, de manera que el movimiento relativo entre ellas es solo de separación y debido a la adherencia natural de la plantilla con el material del molde es mejor que la plantilla se separe en dos antes de que arrastre material afectando el molde.
4. Si la pieza a fabricar es una pieza hueca y por ello se colocarán machos en el molde, la plantilla debe propiciar las zonas donde se hará la posterior colocación de los soportes del macho.
   

1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que las sustancias al enfriarse o fraguar cambian sus dimensiones, así que dependiendo del tipo de material que se esté utilizando, las medidas de las plantillas deberán ser consecuentemente mas grandes o pequeñas que las medidas finales que se esperan obtener en la pieza terminada.
2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene una plantilla que se va a extraer es necesario moverla ligeramente para "despegarla" del material del molde, al fabricarla  se debe considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.
3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en ocasiones resulta necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en la plantilla esta rebaja de material.
4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de espesor irregular, su enfriamiento también es irregular, y con ello su contracción. Esta contracción irregular genera la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de las plantillas.

En la figura 14 puede verse una plantilla de madera en plena construcción, para la fundición de una bomba e agua. Moldeo de piezas huecas. Hasta ahora hemos descrito de forma elemental como se construyen los moldes para piezas rellenas; cuando se quieren fabricar piezas huecas se recurre al empleo de los llamados machos. Los machos son partes con la forma de la oquedad de la pieza a construir, que se colocan convenientemente dentro del molde pata evitar que el material líquido vertido ocupe ese espacio, de esta forma, cuando se desmoldee la pieza y se extraiga el macho, habremos logrado el espacio vacío necesario dentro de ella.

Figura 14

1. Debe tener la forma de la oquedad deseada en la pieza a fundir con sus debidas tolerancias.
2. Debe poder extraerse de la pieza fundida sin grandes dificultades.
3. Debe tener incorporado los salientes apropiados para poderse colocar y fijar en el molde y así ocupe la posición adecuada.
4. Debe soportar sin rotura o deformación, el empuje del material líquido cuando corre por el interior del molde.
5. No puede adherirse al material vertido.
6. No puede fundirse o quemarse en contacto con los líquidos calientes a moldear.
   

Elaboración de machos de arena.

1. Se hace la mezcla humedecida de la arena de fundición y se le agrega el aglutinante.
2. Se espolvorea la superficie interior de la caja para el macho con algún componente que impida la adherencia de la arena con la caja.
3. Se va rellenado y compactando la arena en ambos lados de la caja abierta hasta que estén completamente llenas.
4. Se coloca, de ser preciso, el alma metálica en una de las cajas en el centro del semi-macho.
5. Se humedece la superficie de del, o los semi-machos para facilitar la unión de la arena de ambas, y se coloca una sobre la otra de forma que las superficies de arena de los semi-machos se aprieten y adhieran.
6. Se coloca en el horno o se deja secar para que los semi-machos se unan y adquiera consistencia la unión.
7. Una vez seco se abre la caja y se retira el macho para ser utilizado.
   

En la figuras 15 a la 17 se muestran esquemas que sirven para comprender como se hacen las plantillas y machos para fundir una pieza hueca. Observe la figura 15, ahí se representa la plantilla, esta pieza al ser moldeada en cajas tal y como se describió arriba, dejaría una oquedad en forma de cruz dentro de la caja que podría ser ocupado por el material líquido vertido. Fíjese que en cada extremo tiene tallado un cilindro de menor diámetro, este espacio también quedará vacío en el molde pero en este caso, servirá para colocar y asegurar mas tarde el macho de la figura 16 dentro del mismo molde. Note que la parte mas gruesa del macho es de menor diámetro que la misma parte de la plantilla. En la figura 17, se observa como quedaría el espacio dentro de la caja con el macho apoyado en los canales dejados por la plantilla. Solo una zona estrecha quedará vacía y será luego ocupada por el líquido vertido, resultando en una pieza en cruz de forma tubular. Como el macho es de arena, podrá sacarse fácilmente del interior rompiéndolo con algún objeto punzante.

Figura 15 Figura 16 Figura 17

Vertido del material líquido

1. Vertido de materiales fríos que solidifican por polimerización, fraguado o secado.
2. Vertido de materiales fundidos y calientes.

Materiales fríos.

1. El material a verter y el del molde no deben ser adherentes, pues la extracción posterior sería algo menos que imposible. Esta posibilidad existe con frecuencia cuando se funden piezas de resinas de poliéster, epoxi u otras. Se puede resolver cubriendo el molde con un material apropiado como grasas, láminas plásticas etc.
2. El tiempo de endurecimiento del material vertido debe ser lo suficientemente largo como para que el líquido pueda llenar por completo el molde antes de solidificar.
3. La fluidez del líquido vertido debe ser suficiente como para que pueda moverse en los conductos internos del molde y llegar a todas sus partes, especialmente en piezas complejas o de secciones muy estrechas. Puede ser necesario en ciertos casos, la utilización de disolventes en las resinas plásticas, y la adición de agua o el vibrado del molde para los yesos y morteros.

Materiales calientes.

1. El molde debe estar suficientemente seco, la presencia de agua en el interior o en la arena, y su posterior ebullición al contacto con el metal fundido generará burbujas de vapor que pueden ser retenidas en el material o la superficie de la pieza empeorando su calidad. En casos extremos puede crearse elevadas presiones dentro del molde que pueden abrirlo y expulsar gotas del material caliente a alta velocidad en todas direcciones, con el consecuente peligro de quemaduras para el personal.
2. La temperatura y conducción de calor del material del molde deben evitar la rápida pérdida de temperatura del líquido caliente vertido, o de lo contrario este podrá solidificar en los pasadizos estrechos impidiendo el paso de mas material líquido, con lo que el molde se llenaría de forma incompleta.
3. La temperatura del líquido vertido debe ser lo suficientemente alta como para que fluya y llene el molde antes de comenzar a solidificar.
4. Durante el enfriamiento y solidificación del vertido se puede producir una considerable contracción en volumen del material, esta contracción, puede incluso dejar zonas vacías en la pieza terminada. Para solventar este problema la posición y volumen del bebedero juegan un papel muy importante. Debe ubicarse el bebedero en la zona mas alta del molde y con un volumen de material fundido considerable, de esta forma se convierte en la última parte del material que solidifica y por gravedad va compensando la contracción del material interno que formará parte de la pieza terminada.

Extracción y limpieza de la pieza fundida.