Die Casting: Fabricación Precisa de metales

Qué es die casting, historia, características, ventajas y desventajas, tipos de fabricación, materiales y más. Todo lo que debe saber sobre esta técnica, aquí.

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¿Qué es Die Casting?

El "die casting" es un proceso de fabricación utilizado para producir piezas metálicas de alta precisión y repetibilidad. En español, se traduce como "fundición a presión" o "inyección de metal". Este método es comúnmente utilizado para la producción en masa de componentes metálicos que requieren una alta calidad superficial y tolerancias ajustadas.

El proceso de die casting implica la fundición de metal a alta presión en moldes reutilizables, llamados "dados" o "matrices". Estos moldes están diseñados con la forma y las dimensiones exactas de la pieza final que se desea obtener. El metal fundido, comúnmente aleaciones de zinc, aluminio, magnesio o cobre, se inyecta a alta presión en la cavidad del molde, donde se enfría y solidifica rápidamente.

Historia del Die Casting

La historia del die casting se remonta a mediados del siglo XIX, cuando fue introducido inicialmente para la fabricación de piezas destinadas a la industria gráfica. Desde aquel entonces, ha evolucionado significativamente, convirtiéndose en uno de los procesos de fabricación más fundamentales. A lo largo del tiempo, ha experimentado diversos avances tecnológicos, incluyendo medidas de control metalúrgico diseñadas para mejorar los estándares de fabricación.

Moldes Die Casting

Los moldes die casting se refieren al proceso que opera como una fundición inyectada. Estos moldes, también conocidos como herramientas o troqueles, son elaborados con acero y diseñados específicamente para cada proyecto.

En el contexto de los moldes die casting, es importante destacar que cada componente puede ser creado con una precisión y repetitividad excepcionales. Las aleaciones de fundición inyectada más comúnmente utilizadas incluyen materiales como aluminio, zinc y magnesio.

Aleaciones de aluminio

El aluminio destaca por su resistencia y durabilidad, convirtiéndolo en una elección óptima para piezas de fundición expuestas a las inclemencias del tiempo. Entre las aleaciones más apropiadas para el die casting se encuentran el Aluminio 46100 (ADC12 / A383 / Al-Si11Cu3) y el Aluminio 46500 (A380 / Al-Si8Cu3).

Aleaciones de magnesio

Las aleaciones de magnesio, como AZ91D, AM60B y AS41B, son altamente compatibles con el die casting, gracias a su destacada relación entre resistencia y peso. Estas aleaciones no solo ofrecen robustez sino también una buena resistencia frente a la corrosión y el desgaste.

Aleaciones de zinc

Por su parte, el zinc se distingue como un excelente conductor de calor y electricidad, convirtiéndolo en la elección ideal para piezas de fundición que necesitan calentarse o enfriarse rápidamente.

Características del Die Casting

Las piezas producidas por medio de la fundición die casting se destacan por su notable uniformidad, acabado superficial de calidad y precisión dimensional excepcional. Las dimensiones de estas piezas varían según las especificaciones particulares del proyecto. Los pesos abarcan desde unos pocos gramos en las piezas más pequeñas hasta varias toneladas. Incluso es posible obtener piezas con paredes extremadamente delgadas. La mayoría de estas piezas no requieren un proceso de mecanizado final o solo necesitan un mecanizado ligero.

¿Cuál es el procedimiento del die casting?

Sujeción

El proceso de die casting comienza con la sujeción de las matrices. Estas matrices se limpian y lubrican para facilitar el siguiente paso, la inyección. Una vez que las matrices están limpias y correctamente lubricadas, las mitades de la matriz se cierran y se sujetan con una alta presión.

Inyección

En el die casting, el siguiente paso es en el que el metal fundido se transfiere de un horno a una cubeta. La cubeta vierte el metal fundido en la cámara de inyección, donde está listo para ser inyectado en la matriz cerrada. La introducción a presión del metal en la matriz se realiza con una presión extremadamente alta, manteniendo el metal en su lugar hasta que tiene el tiempo necesario para solidificarse.

Enfriamiento en el proceso de die casting

La tercera fase del proceso es el enfriamiento. Luego de inyectar el metal fundido en la matriz, se le otorga el tiempo necesario para solidificarse y enfriarse. Durante este período, las mitades de la matriz no pueden separarse. Una vez que el metal se enfría completamente, adquiere la forma final deseada para la pieza fundida.

Expulsión

El el die casting, al concluir el proceso de enfriamiento, las mitades de la matriz pueden separarse, y un mecanismo de expulsión empuja la pieza solidificada fuera de la matriz.

Recorte

El último paso en el proceso de fundición a presión o die casting implica el recorte. Durante el enfriamiento del metal, es necesario eliminar el exceso de material en el bebedero y en el canal, así como cualquier acumulación que pueda haberse formado. Este material sobrante se recorta de la fundición final. Los recortes, bebederos y canales recortados tienen la posibilidad de ser reciclados y reutilizados en futuros ciclos de fundición a presión.

Tipos de Die Casting

Para abordar a profundidad el die casting, es importante que distinga los dos tipos principales de fundición a presión que existen:

Proceso en cámara caliente

En este método de die casting, el sistema de inyección se sumerge directamente en el metal fundido contenido en un crisol, que forma parte integral de la máquina.

Proceso de cámara fría

Aquí, el material se suministra desde un crisol externo hasta la camisa de inyección. Un émbolo operado hidráulicamente empuja el metal, inyectándolo en el molde.

Dentro de estas dos categorías, se encuentran algunas variaciones adicionales, como la fundición bajo presión, la fundición al vacío y la fundición prensada.

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Ventajas del Die Casting

La fundición a presión presenta diversas ventajas significativas que se describen a continuación 

Alta eficiencia

La maquinaria utilizada en este proceso exhibe una productividad notable en comparación con otros métodos de fabricación.

Vida útil y mecanización sencilla

Las aleaciones empleadas en la fundición a presión o die casting ofrecen una durabilidad prolongada y son fácilmente mecanizables y automatizables.

Calidad final

La precisión dimensional lograda en la fundición es elevada, generalmente equivalente a 6 - 7, llegando incluso hasta 4 en algunos casos.

Acabado superficial de calidad

La buena calidad del acabado superficial reduce la necesidad de procesos posteriores de acabado, lo que contribuye a la reducción de costos por pieza.

Alta resistencia y dureza

Las piezas resultantes suelen tener una resistencia y dureza superiores, aproximadamente un 25 - 30% más altas que las obtenidas mediante la fundición en arena, aunque esta tasa disminuye en alrededor del 70% con el tiempo.

Fundición de paredes delgadas

La fundición a presión o die casting permite la creación de piezas con paredes extremadamente delgadas. Por ejemplo, las fundiciones de aleación de zinc pueden tener un espesor mínimo de pared de 0.3 mm, mientras que las aleaciones de aluminio pueden llegar a 0.5 mm. Además, el diámetro mínimo del orificio de fundición es de 0.7 mm, y el paso mínimo es de 0.75 mm.

Desventajas del Die Casting

• Las piezas fabricadas mediante die casting solo resultan económicas en grandes lotes de producción debido a los elevados costos de equipo involucrados.
• Metales y aleaciones con altos puntos de fusión no son apropiados para este proceso.
• Debido al contenido de hierro, los metales ferrosos como el acero inoxidable, el acero al carbono y el acero aleado son propensos a la oxidación, por lo que no son adecuados para el die casting.
• El diseño del troquel y las limitaciones del proceso impiden la fundición de piezas grandes.
• El troquel tiene un costo elevado y, además, los plazos de entrega suelen ser prolongados.
• Realizar cambios en el diseño de la pieza lleva tiempo y es costoso, por lo que resulta beneficioso crear un prototipo antes de comprometerse con el die casting.
• La presencia de porosidad causada por la retención de aire y gases afecta la integridad de la pieza. die casting al vacío se utiliza para reducir la porosidad, creando un vacío antes de verter el metal fundido

Aplicaciones del Die Casting

El die casting encuentra aplicación en diversas industrias, siendo fundamental en la fabricación de una amplia gama de productos. Algunos de los usos más comunes de este proceso incluyen:

Industria automotriz

El die casting desempeña un papel clave en la fabricación de componentes automotrices, como bloques de motor, culatas y cajas de transmisión.

Industria eléctrica

En el ámbito eléctrico, se recurre al die casting para la creación de componentes utilizados en paneles y disyuntores, entre otros.

Industria aeroespacial

La industria aeroespacial depende en gran medida de la fundición a presión para la producción de componentes utilizados en aviones y naves espaciales.

Industria de electrodomésticos

Los electrodomésticos también se benefician de este proceso, que se emplea para fabricar piezas fundidas a presión presentes en diversos electrodomésticos.

Industria de muebles

En el sector del mueble, la fundición a presión se utiliza para la creación de herrajes, como tiradores y pomos de cajones, contribuyendo a la fabricación de mobiliario.

Además de estas industrias, el die casting se extiende a sectores como el médico, de la construcción y de juguetes, evidenciando su versatilidad como proceso de fabricación capaz de crear una amplia variedad de piezas y productos.