Elige mal aluminio Si elige mal una aleación o un método de fundición, tendrá que gastar miles de euros en utillaje y retrasar la producción durante meses. Con más de 40 opciones de aleaciones de aluminio fundido y seis procesos de fundición principales, una mala elección significa que tendrá que enfrentarse a problemas de porosidad, piezas que no se ajustan a sus dimensiones o, lo que es peor, fallos mecánicos una vez que el producto esté en uso. Conocer las propiedades del aluminio fundido, los tipos de aleación y el proceso que se adapta a sus necesidades le ahorrará todos esos quebraderos de cabeza.
En Yijin Hardware, mecanizamos piezas de fundición de aluminio todos los días y ayudamos a los clientes a determinar la aleación adecuada, evaluar los métodos de fundición y manejar el acabado posterior a la fundición. Suministramos componentes de precisión que cumplen las normas ASTM B26 e ISO 3522.
Principales conclusiones
- Las aleaciones de aluminio fundido contienen 10-12% elementos de aleación frente a 1-2% en el aluminio forjado para una fluidez superior.
- Cuatro familias de aleaciones (AlSi, AlCu, AlMg, AlZn) sirven para diferentes aplicaciones basadas en la fuerza, la resistencia a la corrosión y las propiedades térmicas.
- La fundición a presión ofrece tolerancias de ±0,1 mm; la fundición en arena ofrece flexibilidad para geometrías complejas con un menor coste de utillaje.
- Las normas ASTM B26 e ISO 3522 regulan los requisitos de calidad, las frecuencias de inspección y los criterios de aceptación.
- El mercado mundial de la fundición de aluminio alcanzó los 100.940 millones de dólares en 2024 y crecerá a una TACC del 4,9% hasta 2030
¿Qué es el aluminio fundido y por qué se utiliza tanto?
El aluminio fundido es una aleación de aluminio fundida a 680-750 °C, que se vierte en moldes para dar formas específicas tras la solidificación. Según ScienceDirect, el material contiene 10-12% elementos de aleación, frente a los 1-2% del aluminio forjado, lo que proporciona una mayor fluidez y una capacidad superior de llenado de moldes. Este mayor contenido de aleación permite geometrías complejas imposibles de conseguir mediante operaciones de mecanizado o extrusión.
El mercado mundial alcanzó los 100 940 millones de USD en 2024, con una tasa de crecimiento interanual anual prevista de 4,9% hasta 2030. Investigación de Grand View datos. Las aplicaciones abarcan trenes de aterrizaje aeroespaciales, bloques de motores de automoción, bastidores de equipos médicos, disipadores térmicos electrónicos y fachadas arquitectónicas, donde este metal ligero ofrece un rendimiento excepcional.
El aluminio fundido ofrece una resistencia natural a la corrosión gracias a la formación de una capa de óxido sin tratamiento superficial adicional. Su forma casi neta reduce el mecanizado posterior en un 30-60% en comparación con la fabricación a partir de material macizo, lo que convierte al aluminio fundido en un material ideal para una fabricación rentable.
¿Cuáles son los cuatro tipos principales de aleaciones de fundición de aluminio?
La diferencia entre las familias de fundición de aluminio radica en los elementos de aleación primarios: Aluminio-Silicio (AlSi), Aluminio-Cobre (AlCu), Aluminio-Magnesio (AlMg) y Aluminio-Zinc (AlZn). Cada familia ofrece propiedades distintas optimizadas para requisitos de rendimiento específicos. El contenido de silicio oscila entre 7-13% para la mayoría de las piezas de fundición a presión y hasta 25% para casos especiales, en gran medida para mejorar la fluidez, el cobre proporciona una mejora de la resistencia de 4,5-5,3% y el magnesio ofrece una protección superior en entornos difíciles.
Aleaciones de aluminio-silicio (AlSi)
Las aleaciones AlSi contienen entre 16 y 18% de silicio, y hasta 25% en casos especiales, según la investigación de Sunrise Metal, y representan los tipos de fundición de aluminio más comunes para carcasas, bastidores y componentes estructurales.
Características clave:
- El silicio mejora la resistencia al desgaste y las propiedades de fatiga térmica
- Las adiciones opcionales de magnesio (0,3-0,6%) permiten responder al tratamiento térmico T6
- Conductividad térmica: 120-180 W/m-K para una disipación eficaz del calor
- Calidades comunes: AlSi10Mg, AlSi7Mg03, AlSi9Cu3, AlSi12
Estas aleaciones de aluminio fundido alcanzan una resistencia a la tracción de 180-280 MPa en bruto, que aumenta a 240-320 MPa tras el tratamiento térmico T6.
Aleaciones de aluminio-cobre (AlCu)
Las aleaciones AlCu contienen 4,5-5,3% de cobre, con manganeso y titanio adicionales según los datos de Sunrise Metal. Estas aleaciones ofrecen una resistencia a la tracción de 240-340 MPa y una excelente maquinabilidad para componentes de carga dinámica, aunque el aluminio requiere revestimientos protectores para su uso en exteriores debido a su menor resistencia a la corrosión.
Aleaciones de aluminio-magnesio (AlMg)
Las aleaciones de AlMg alcanzan la densidad más baja con 2,55 g/cm³ y la resistencia más alta con aproximadamente 355 MPa, según la investigación de Sunrise Metal. La naturaleza del aluminio fundido con contenido de magnesio proporciona una excelente protección en entornos marinos y de procesamiento químico, donde el aluminio soporta la exposición al agua salada sin degradarse. El grado común AlMg3 sirve para bases de radar aeroespaciales, trenes de aterrizaje y hardware marino.
Aleaciones Aluminio-Zinc (AlZn)
Las aleaciones AlZn utilizan zinc como base con silicio y magnesio añadidos para mejorar el rendimiento de la fundición según las especificaciones de Sunrise Metal. Estas aleaciones proporcionan estabilidad dimensional después del tratamiento térmico, con combinaciones de aluminio y zinc que ofrecen puntos de fusión más bajos que el aluminio puro, manteniendo la integridad estructural para aplicaciones de herramientas de precisión.
¿Cómo funciona el proceso de fundición de aluminio?
El proceso de fundición transforma la aleación sólida en metal fundido a 660-750 °C, donde el aluminio se calienta y se vierte en moldes preparados mediante sistemas de compuerta controlados. El tiempo de procesamiento oscila entre 2 y 48 horas, según el tamaño de la pieza y el método. El material se contrae aproximadamente entre 6 y 7% en volumen durante la solidificación, lo que requiere elevadores y un diseño adecuado de las compuertas para evitar defectos en el producto fundido final.
Proceso de fabricación en siete pasos
- Creación de patrones: Réplica fabricada utilizando madera, plástico o metal como materia prima, con un margen de contracción de 1,0-1,3% y un stock de mecanizado de 0,5-3 mm en superficies de precisión.
- Preparación del molde: Patrón colocado en el matraz con arena, yeso o material metálico. Moldes de una pieza para geometría simple, de dos piezas para características complejas.
- Fusión y desgasificación: Calentamiento en horno de inducción o resistencia hasta alcanzar la temperatura específica de la aleación. La desgasificación elimina el hidrógeno disuelto por debajo de 0,10 ml/100 g. La solubilidad del hidrógeno desciende de 0,69 ml/100 g en estado líquido a 0,04 ml/100 g en estado sólido.
- Vaciado a través del sistema de compuertas: El caudal controlado minimiza las turbulencias y el atrapamiento de gas. La compuerta incluye componentes de bebedero, canal, compuerta y elevador.
- Gestión de la solidificación: La solidificación direccional de secciones finas a gruesas evita la contracción. La velocidad de enfriamiento afecta a la estructura del grano y a las propiedades mecánicas a medida que el material se solidifica.
- Refrigeración y eliminación de moho: Enfriamiento a una temperatura de manipulación inferior a 200 °C. Rotura de los moldes de arena, apertura de los moldes permanentes, extracción de las piezas de fundición a presión con pernos eyectores.
- Operaciones de acabado: Retirada de compuertas y contrahuellas, recorte de rebabas, limpieza de superficies, inspección dimensional con equipo MMC, y secundario Mecanizado CNC para las características críticas.
¿Cuál es la diferencia entre fundición en arena, fundición en molde permanente y fundición a presión?
Las diferencias entre los métodos de fundición de aluminio incluyen la capacidad de tolerancia, el volumen de producción y la inversión en utillaje. La fundición en arena utiliza moldes de arena desechables para una producción flexible con tolerancias de ±0,5 mm, la fundición en molde permanente utiliza moldes de acero reutilizables para una precisión de ±0,3 mm, mientras que la fundición en molde de aluminio inyecta aluminio fundido a alta presión (10-175 MPa) consiguiendo tolerancias de ±0,1 mm según el análisis de LeClaire Manufacturing.
| Factor | Fundición en arena | Molde permanente | Fundición a presión |
|---|---|---|---|
| Tolerancia | ±0,5-2,0 mm | ±0,3-0,5 mm | ±0,1-0,3 mm |
| Acabado superficial | Ra 6-25 μm | Ra 3,2-6,3 μm | Ra 1,6-3,2 μm |
| Muro Min | 3-5 mm | 2,5-4 mm | 0,5-2 mm |
| Coste de utillaje | $500-5.000 | $10.000-100.000 | $60.000-500.000+ |
| Volumen | 5-50 piezas | 50-200 piezas | 10,000+ |
La fundición en arena es uno de los métodos más flexibles, ya que ofrece la menor inversión en utillaje y admite piezas de fundición de 100 g a varias toneladas.
La fundición en molde permanente utiliza la gravedad para llenar la cavidad del molde, lo que reduce el tiempo de mecanizado en un 30-50% gracias a la mejora del acabado superficial. La fundición utiliza la inyección a alta presión para producir entre 200 y 2.000 piezas al día con los costes por pieza más bajos por encima de las 10.000 unidades, aunque el plazo de entrega alcanza las 8-16 semanas para la fabricación del molde.
¿Qué propiedades hacen valioso al aluminio fundido?
El aluminio fundido presenta una resistencia a la tracción de 355 MPa con sólo 2,55 g/cm³ de densidad para las aleaciones AlMg3 según las especificaciones de Sunrise Metal, una conductividad térmica de 120-180 W/m-K y una resistencia natural a la corrosión gracias a la formación de una capa protectora de óxido. El peso del aluminio fundido sigue siendo 67% inferior al del acero, con 7,85 g/cm³, y 35% más ligero que el titanio, con 4,5 g/cm³, lo que convierte al aluminio en una solución ligera para aplicaciones exigentes.
Propiedades mecánicas y térmicas
Rendimiento resistencia-peso:
- Densidad: 2,55-2,85 g/cm³ en todas las familias de aleaciones
- Resistencia a la tracción: 150-355 MPa según la aleación y el tratamiento térmico
- Resistencia específica: El AlMg3 alcanza 139 kN-m/kg, comparable a la del hierro y el acero.
- Conductividad térmica: 3-4 veces mejor que el acero inoxidable (15-45 W/m-K)
- Punto de fusión del aluminio fundido: Más bajo que el aluminio forjado para facilitar su procesamiento
Maquinabilidad y tratamientos superficiales
El índice de maquinabilidad de 8-9/10 permite velocidades de corte de 200-1.500 m/min, en las que la máquina procesa el material entre 5 y 15 veces más rápido que el acero. Las operaciones CNC posteriores a la fundición consiguen tolerancias de ±0,01 mm con un acabado superficial Ra de 0,4-1,6 μm. Aunque la soldadura de aluminio fundido plantea problemas debido a la porosidad, la soldadura TIG puede unir con éxito piezas fundidas si se siguen los procedimientos adecuados.
Las opciones de tratamiento de superficies incluyen anodizado de tipo II para acabados decorativos, revestimiento duro de tipo III para resistencia al desgaste, recubrimiento en polvo para durabilidad resistente a los rayos UV en muebles de aluminio fundido para patios y conversión de cromato para mantenimiento de la conductividad eléctrica.
¿Dónde utiliza la industria el aluminio fundido?
Las aplicaciones del aluminio fundido abarcan los trenes de aterrizaje aeroespaciales, los bloques de motor de automoción (65-70% de la demanda mundial del mercado), los disipadores térmicos electrónicos, las fachadas de construcción, las bombas industriales, los equipos médicos y los productos de consumo. Según las previsiones del sector, la adopción de vehículos eléctricos impulsará un aumento de 20-30% en el uso de carcasas de baterías y componentes de motores.
- Aeroespacial: Los conjuntos del tren de aterrizaje, las estructuras de las alas y las carcasas de los motores utilizan aleaciones AlMg3 y AlSi7Mg03 que cumplen las certificaciones FAA y EASA con una resistencia a la fatiga de más de 20.000 ciclos de vuelo. El Boeing 787 utiliza aluminio 20% en peso, lo que supone un ahorro de 15 toneladas respecto a la generación anterior.
- Automóvil: Bloques de motor, culatas, cajas de transmisión, componentes de suspensión, ruedas con aleaciones AlSi10Mg, AlSi7Mg03 y AlSi12. La reducción de peso de 10% se traduce en una mejora de la eficiencia de combustible de 6-8%. La carcasa de la batería del Tesla Model 3 utiliza un único componente fundido a presión que sustituye a 70 piezas.
- Electrónica: Disipadores de CPU/GPU, carcasas de LED, cajas de fuentes de alimentación, blindaje RF con conductividad térmica de 120-180 W/m-K que disipan cargas térmicas de 50-300 W+. Las complejas geometrías de las aletas y los canales de refrigeración internos cumplen las normas de protección IP65-IP68.
- Construcción: Fachadas de edificios, marcos de ventanas, muros cortina que proporcionan una vida útil de 30-50 años en entornos exteriores con anodizado y recubrimiento en polvo en un número ilimitado de colores. Su construcción ligera reduce los requisitos de carga estructural.
- Equipos industriales: Carcasas de bombas, cuerpos de válvulas, carcasas de compresores, colectores hidráulicos que operan a presiones nominales de 10-250 bar utilizando AlSi10Mg para uso general y AlCu4MgTi para aplicaciones de alta resistencia con complejas conexiones internas fundidas directamente.
¿Cuál es el proceso de mecanizado de aluminio fundido de Yijin Hardware?
- Diseño para la fabricación: Revisamos los diseños para optimizar la mecanizabilidad, recomendando un material de mecanizado de 0,5-2 mm en superficies de precisión, identificando posibles defectos en zonas de alta tensión y sugiriendo la selección de aleaciones en función de los requisitos de rendimiento.
- Coordinación de la fuente de casting: Ayudar a abastecerse de fundiciones cualificadas que cumplan los requisitos ASTM B26 e ISO 3522, inspeccionar las piezas fundidas entrantes para comprobar la porosidad y la precisión dimensional, realizar pruebas de fluorescencia de rayos X (XRF) para confirmar la composición de la aleación y rechazar las piezas fundidas defectuosas antes del mecanizado.
- Mecanizado de precisión: Los centros de mecanizado de 5 ejes DMG Mori manejan contornos complejos en operaciones de una sola puesta a punto. Los tornos CNC de Haas garantizan la uniformidad de los grandes volúmenes. La optimización específica de las aleaciones utiliza herramientas de metal duro para las aleaciones de AlSi (contenido de silicio 10-25%), enfoques de vida útil prolongada de las herramientas para las aleaciones de AlCu y herramientas afiladas para las aleaciones de AlMg que evitan el ensuciamiento.
- Inspección de calidad: Verificación dimensional con MMC (máquina de medición por coordenadas), pruebas de acabado superficial con perfilómetro, inspección visual de defectos y documentación completa con mediciones reales frente a las especificadas.
¿Qué normas de calidad se aplican al aluminio fundido?
La norma ASTM B26 especifica las fundiciones en arena de aleaciones de aluminio y abarca la composición química, las propiedades mecánicas y tres niveles de calidad (Q1, Q2, Q3) con un rigor de inspección cada vez mayor. La norma ISO 3522 establece normas internacionales para todos los métodos de fundición. La Aluminum Association mantiene registros oficiales de aleaciones y sistemas de designación de revenidos (F, O, T4, T6).
| Nivel de calidad | Inspección | Pruebas | Casos prácticos |
|---|---|---|---|
| Norma Q1 | Toma de muestras 5-10% | Una prueba por calor | No crítico, poco estresante |
| Q2 Mejorado | Muestreo 10-25% | Pruebas frecuentes, radiografía selectiva | Automoción, industria |
| Q3 Crítico | Características críticas del 100% | Pruebas individuales de fundición, 100% Rayos X | Aeroespacial, médica |
Decidir entre aleaciones de aluminio fundido y métodos de fabricación requiere experiencia en ciencia de materiales, capacidades de proceso y requisitos de aplicación. En Yijin Hardware, combinamos un profundo conocimiento de varios tipos de fundición de aluminio con mecanizado CNC de precisión para ofrecer componentes de aluminio de alta calidad que cumplan con sus especificaciones exactas.
Póngase en contacto hoy mismo con nuestro equipo de ingenieros para una revisión del diseño para la fabricación. Le ayudaremos a seleccionar la aleación óptima, le recomendaremos el método de fundición más rentable para su volumen y nos aseguraremos de que sus piezas de aluminio fundido alcancen la precisión dimensional y el acabado superficial que exige su aplicación.
Preguntas frecuentes sobre el aluminio fundido
¿Es de buena calidad el aluminio fundido?
El aluminio fundido suele ser de alta calidad cuando se fabrica siguiendo las normas ASTM B26 o ISO 3522, y su rendimiento depende de la correcta selección de la aleación (AlMg3 para aplicaciones marinas, AlSi10Mg para térmicas, AlCu4MgTi para resistencia) y de la elección del nivel de calidad adecuado (Q1 no crítico, Q3 aeroespacial).
¿Cuáles son las desventajas del aluminio fundido?
El aluminio fundido frente al forjado muestra una menor resistencia a la tracción (150-355 MPa frente a 300-600 MPa) debido a la estructura del grano; además, los defectos de fundición, como la porosidad, pueden comprometer las propiedades si falla el control del proceso, y la escasa resistencia a los ácidos/álcalis fuertes (pH inferior a 4 o superior a 9) limita las aplicaciones químicas.
¿Vale algo el aluminio fundido?
El coste de la chatarra de aluminio fundido mantiene el valor de reciclado en $0,35-0,55 por libra (40-60% del precio de mercado del aluminio primario basado en la Bolsa de Metales de Londres), requiriendo sólo 5% de energía frente a la producción primaria y conservando 95% de propiedades del material según datos del Instituto Internacional del Aluminio.
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