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El origen de la fundición de metales: ¿cómo se remonta a civilizaciones antiguas de hace siete mil años?
La fundición es un proceso de fabricación en el que se vierte un material líquido en un molde que contiene una cavidad de la forma deseada y luego se deja solidificar. La pieza curada se llama fundición y el proceso se logra expulsando o rompiendo el molde. Los materiales de fundición suelen ser metales o diversos materiales envejecidos que curan después de mezclar dos o más componentes; los ejemplos incluyen epoxi, hormigón, yeso y arcilla; La fundición se utiliza con mayor frecuencia para crear formas complejas que son difíciles y antieconómicas de crear con otros métodos. Los componentes de maquinaria grande, como plataformas de máquinas herramienta, hélices de barcos, etc., se pueden fundir fácilmente al tamaño requerido sin necesidad de fabricarlos uniendo varias piezas pequeñas. Vale la pena señalar que la historia de la fundición se remonta a más de 7.000 años, siendo la fundición más antigua una rana de bronce del 3200 a.C.
Historia
Desde la antigüedad, la fundición de metales se ha utilizado para crear herramientas, armas y objetos religiosos. La historia y el desarrollo de la fundición de metales se remontan al sur de Asia (China, India, Pakistán, etc.). Las tradiciones y religiones del sur de Asia dependen en gran medida de la fundición de estatuas y reliquias simbólicas. Estos artículos suelen estar hechos de una aleación de cobre mezclada con plomo. Desde los inicios de la metalurgia, la mayoría de las piezas fundidas se han fabricado a partir de moldes simples de una o dos piezas de piedra o cerámica. Sin embargo, en muchas civilizaciones antiguas aparecen pruebas de fundición a la cera perdida. El proceso de fundición a la cera perdida se originó en la antigua Mesopotamia. Los primeros registros conocidos de fundición a la cera perdida aparecieron en Esparta, Babilonia. La cantidad de cera necesaria para fabricar una llave estaba claramente registrada en la literatura.
Las primeras piezas fundidas se realizaron en moldes de piedra abiertos.
Hay dos métodos de fundición a la cera perdida: el método a la cera perdida directa y el método a la cera perdida indirecta. El método de moldeo directo consiste en convertir el material de cera en un patrón de cera que sea igual a la fundición a mano o utilizando otras herramientas, mientras que el método de moldeo indirecto consiste en hacer el patrón de cera a través de un molde; El método de conformado directo requiere que los artesanos tengan un alto nivel técnico, de lo contrario no se puede garantizar la calidad de la fundición. Sin embargo, la limitación del conformado directo manual es que su eficiencia es demasiado baja para lograr una producción en masa. En este sentido, el moldeo indirecto tiene ventajas. Los artesanos suelen crear modelos a partir de piedra, madera, arcilla u otros materiales plásticos. Las primeras civilizaciones descubrieron que el plomo ayudaba a que el cobre fundido fuera más fluido, lo que les permitía fundir diseños más elaborados. Por ejemplo, la bailarina de Mohenjodaro es una fundición de aleación de cobre, probablemente utilizando la técnica de la cera perdida. La fundición a la cera perdida se remonta al 4000 a. C. o la Edad Calcolítica. El primer ejemplo de investigación de esta tecnología es un amuleto de 6.000 años de antigüedad de la civilización del valle del Indo.
La evolución de la tecnología de fundición
La India es considerada una de las primeras civilizaciones en utilizar métodos de acuñación para producir monedas en masa. Alrededor del primer milenio a.C., las monedas en uso estaban hechas de plata, pero a medida que avanzaba el milenio, el material de las monedas pasó gradualmente a aleaciones de cobre acuñadas. El desarrollo de nuevas tecnologías permitió la producción en masa de nuevas monedas de cobre y la introducción de troqueles apilables para monedas de varias piezas. Se apilan varios moldes uno encima del otro y se colocan en un cilindro de arcilla, lo que permite que el metal fundido se vierta a través del centro, llenándose y solidificándose en el espacio abierto. Este proceso permitió producir cien monedas al mismo tiempo.
En Oriente Medio y África occidental, la tecnología de cera perdida se utilizó bastante temprano en sus tradiciones metalúrgicas, mientras que China adoptó la tecnología relativamente tarde. En comparación con la civilización del valle del Indo, el uso de la tecnología de cera perdida en Europa occidental se considera muy limitado. En Anyang, durante la dinastía Shang (1600-1040 a. C.), no se encontraron piezas fundidas a la cera perdida, pero sí una gran cantidad (100.000 piezas) de fragmentos de molde. Esto llevó a la inferencia de que la fundición a la cera perdida no se practicaba en la capital de la dinastía. Sin embargo, el descubrimiento de una máscara hecha de fundición a la cera perdida de alrededor del 1300 a. C. sugiere que la técnica de la cera perdida puede haber tenido un impacto en otras áreas de China. Los historiadores debaten los orígenes del desarrollo de la artillería, pero la mayoría de la evidencia apunta a Türkiye y Asia Central en los siglos XVIII y XIX.
Diversidad de la tecnología de fundición
En el trabajo de metales, el metal se calienta hasta alcanzar un estado líquido y luego se vierte en un molde. El molde es una cavidad hueca que contiene la forma deseada y contiene canales de alimentación y salida que permiten que el metal fluya hacia el molde. Una vez que el molde y el metal se han enfriado, el metal se solidifica. Luego, la pieza solidificada (molde) se retira del molde y las operaciones posteriores eliminan el exceso de material creado durante el proceso de fundición.
El proceso de fundición de metales como el arrabio y el aluminio ha seguido mejorando con el tiempo y la evolución de la tecnología ha impulsado el desarrollo de la industria.
Además, materiales como yeso, hormigón y resinas plásticas también se pueden fundir utilizando moldes de desecho desechables o moldes en forma de "láminas" multiusos. La superficie de la fundición suele ser plana y opaca, y a menudo se utilizan técnicas de tratamiento de superficie para mejorar la apariencia. Durante el proceso de fundición, ciertas resinas plásticas fabricadas químicamente se pueden mezclar con la piedra en polvo para impartir color, lo que muchas veces permite simular el efecto del mármol natural o el travertino. A medida que la tecnología mejora, el proceso de fundición continúa evolucionando y logra una precisión de diseño sin precedentes.
En la industria actual, las simulaciones de procesos de fundición utilizan métodos numéricos para calcular la masa del componente fundido, teniendo en cuenta el llenado, la solidificación y el enfriamiento del molde, de modo que las propiedades mecánicas y las tensiones térmicas de la fundición se puedan cuantificar de antemano y se puedan predecir las deformaciones. Esta tecnología permite una caracterización precisa de la calidad de las piezas fundidas antes de que comience la producción. Con el avance de la tecnología, la simulación de procesos de fundición se ha convertido en una de las innovaciones más importantes en la tecnología de fundición, ahorrando tiempo y costes durante todo el proceso de fabricación de la fundición.
Esta carta cubre la historia y la tecnología de la fundición de metales. La evolución desde la artesanía antigua hasta la tecnología avanzada de hoy nos hace preguntarnos: ¿cómo cambiará la tecnología de fundición del futuro nuestras vidas y la fabricación industrial?
