Caso práctico: Fundición frente a forja: elegir el proceso adecuado para sus piezas

La fundición y la forja dan forma al mundo del metal: la fundición vierte metal fundido en moldes y la forja martilla sólidos para darles forma. Cada una aporta ventajas únicas a la fabricación, pero una elección equivocada puede hundir su proyecto. Este estudio de caso compara la fundición con la forja desde una perspectiva real, guiándole hacia la elección del proceso perfecto.

Cuando la elección del proceso le deja perplejo

Imagínese fabricar la carcasa de una caja de cambios: la fundición promete formas complejas, pero ¿aguantará el par? La forja ofrece resistencia, pero sus límites se ciernen sobre las curvas complejas. ¿Qué está en juego? Si se elige el camino equivocado, se corre el riesgo de que las piezas sean débiles o de que los costes se disparen, lo que deja a los ingenieros en una situación difícil.

Mucho en juego, buen plan

Una mala decisión no es sólo un contratiempo: piense en lotes desechados que cuestan miles de euros o en retrasos que retrasan los plazos varias semanas. Las piezas de fundición débiles se agrietan bajo carga; las piezas de forja rígidas no cumplen las especificaciones de diseño. Nos enfrentamos a este problema: diseccionamos la fundición y la forja a través de un caso de caja de cambios, probando cada paso para dar con el ganador.

De la conjetura a la precisión

Paso 1: Ideas y fijación de objetivos

Objetivo: fabricar una caja de engranajes ligera, duradera y con tolerancias estrictas (por ejemplo, ±0,1 mm). El talento de la fundición para la complejidad (como los canales internos) se enfrentó a la fuerza bruta de la forja. ¿Cuál se adapta mejor a una carga de 50 MPa y un peso de 30%?

Paso 2: Razonamiento y comparación de opciones

La fundición funde el metal a 1.500 °C y llena los moldes con rapidez, lo que resulta ideal para carcasas complejas. La forja, a 1100-1200°C, exprime los sólidos y refina los granos para obtener dureza. Opción A: aluminio fundido para aumentar el peso. Opción B: acero forjado para mayor potencia. ¿Apuesta temprana? La velocidad de la fundición frente al grano de la forja.

Paso 3: Simulación y pruebas reales

Simulación de una carga de 50 MPa: el aluminio fundido (276 MPa de tracción) se flexionó en los puntos de tensión; el acero forjado (505 MPa) apenas se movió. Siguieron los prototipos: las piezas fundidas se enfriaron en 5 minutos y mostraron una porosidad de 0,2%.¹Las piezas forjadas recibieron 20 golpes de martillo y el tamaño del grano pasó de 50 a 20 micras.². La fundición ganó en forma; la forja, en fuerza.

Alt: Colada de metal fundido en el proceso de fundición de la carcasa de la caja de cambios

Paso 4: Dirección y comprobación de riesgos

La fundición redujo el peso en 35%, pero con riesgo de grietas de porosidad (1-2% de probabilidades de fallo bajo vibración). La forja se mantuvo firme, aunque los costes de envío, tres veces más pesados, aumentaron 40%. ¿Dirección? Fundición para esta carcasa, apostando por el aligeramiento, con un plan alternativo: paredes más gruesas si aparecen grietas.

Paso 5: Perfeccionar la solución

Fundición mejorada con un proceso de vacío: la porosidad bajó a 0,1%. El grosor de la pared alcanzó los 3 mm, equilibrando resistencia y peso. La forja siguió siendo viable para los engranajes de alta carga, pero la carcasa se inclinó hacia la fundición. La tolerancia se fijó en ±0,1 mm mediante moldes de precisión.

Paso 6: Tirada de producción y comentarios

Un piloto de 50 unidades de carcasas fundidas pesaba 2,5 kg cada una (frente a 7,5 kg forjadas), soportaba cargas de 50 MPa³y no presentaba grietas tras 1.000 ciclos. Los comentarios indicaron una contracción menor; ajustamos el enfriamiento del molde y redujimos los defectos en 15%.⁴. Casting asegurado para esta victoria.

Alt: Estructura del grano de acero forjado post-proceso

Tu libro de jugadas

La fundición es rápida para piezas complejas y ligeras, pero hay que tener cuidado con la porosidad. La forja es lenta pero resistente, pero hay que tener en cuenta el peso. Pruebe, ajuste y elija lo que encaje.

Maestría desbloqueada

La fundición y la forja ya no están reñidas. La fundición ha dado en el clavo en la carcasa de nuestra caja de cambios con una delicadeza ligera; la forja está preparada para los golpes más duros. Este viaje -de los retos a las soluciones- le ofrece las riendas para tomar decisiones inteligentes. Soy Shawn, de YG Die Casting: con más de 20 años de experiencia en fundición a presión para el consumidor, fabricamos impresionantes piezas de zinc, aluminio y aleaciones. No dude en ponerse en contacto con nosotros: aumentaremos el valor de su producto y estaremos encantados de ponerle en contacto con expertos en fabricación de otros campos.

Tabla de especificaciones clave