MICROFUNDICIÓN

HISTORIA DE LA FUNDICION

La utilización de los metales, marcan dentro de la historia de nuestro planeta una etapa tan decisiva como los mas sensacionales descubrimiento de nuestro moderno mundo contemporáneo; sin equivocación, ella llego a ser la piedra angular del desarrollo actual. Su importancia es tal, que los sabios e historiadores no pudieron definir las fronteras de las épocas o eras, que con palabras alusivas: edad de bronce o edad de piedra.
El abandono del uso de la piedra como materia prima natural y la búsqueda de mejores materiales, debía satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces, le permitiera sobrevivir en un medio donde la competencia con los animales de la época era total mente desventajosa, sin contar con las rigurosas condiciones de desenvolvimiento habitacional. Todo ello forzó la búsqueda de materiales y procesos para conformar metales, que se descubrirían al finalizar la edad de piedra donde paso al nacimiento de la metalurgia.
La fundición de metales en una tecnología prehistórica, pero que aparece recientemente en los registros de la arqueología. Nació cuando los antiguos usaron las tecnologías del fuego, llamadas piro tecnologías las cuales proveyeron las bases del desarrollo de la fundición. Se uso el calor para lograr hierro esponjoso y el barro quemado para producir cerámica.
Los objetos metálicos antiguos que conocemos, tiene mas de 10.000 años y no se produjeron por fusión, sino que fueron forjados; eran pequeños pendientes y collares, los cuales fueron martillados de pepitas de cobre nativo y no requirieron soldadura. El periodo arqueológico en el cual el trabajo del metal tomo lugar, fue el neolítico.
Los metales nativos fueron tal vez considerados simplemente como otro tipo de piedra y usaron los mismos métodos de trabajo empleados con la piedra. Así el cobre se empezó a trabajar como una piedra, la aparición de hierro esponja y de cerámicos en el Neolítico, evidencia que el fuego se usa para otros materiales al igual que para la piedra.
La fecha exacta del inicio de la fundición como proceso no se conoce. Todo parece indicar que el hierro fue descubierto bajo el mandato del emperador del mandato chino FOU-HI aproximadamente en el año 5.000 A.C. La búsqueda de mejores materiales, debía satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces le facilitaran la supervivencia y la competencia con los animales y el medio. Los arqueólogos llaman calcolítico al periodo en el cual los metales fueron por primera vez dominados y precedió a la edad de bronce, aproximadamente entre el 5000 y 3000 A.C.
Análisis de objetos antiguos sugieren que la forja del metal se conoció antes de desarrollar la fundición de los metales; los hornos eran rudimentarios, no obstante la evidencia demuestra la gran habilidad para lograr elevadas temperaturas, usando como combustible carbón de leña.
Los moldes eran de piedra. Se aplico el tradicional uso de la piedra al trabajo de la piro tecnología. Las que se tallaban tenían textura blanda, como la esteatita y la andesita. La mayoría de los moldes eran abiertos y no necesariamente para objetos planos, algunos moldes eran multitrabajo y también cavidades talladas en cada lado del bloque de piedra.
En la edad de bronce inicialmente, se trabajaron los metales en frió por martilleo, para fabricar armas y herramientas.
No se sabe ciertamente como se introdujo el fuego para el trabajo de los metales, pero existen hipótesis que atribuyen esto al azar, donde accidentalmente un incendio forestal provocaría las altas temperaturas necesarias para reducir rocas metalíferas, mostrando la forma de obtener mejor materia prima para el trabajo de los metales.
Parece ser que el trabajo del cobre y el bronce nació entre los años 5.000 y 3.000 A.C. entre los pobladores de Asia occidental y la costa del mediterráneo. Se piensan que estos metales se obtenían por facción de ricos minerales de “malaquita”, usando como combustible el carbón de leña. Para ellos se utilizarían hornos de arcilla de tipo natural, obteniendo pequeñas cantidades de un material esponjoso que seria conformado por martillado.
Gracias al hallazgo de armas, utensilios, monedas, estatuas y otros objetos; en poblaciones Sirias, Egipcias, Hebreas y Europeas, es posible afirmar que el hierro era trabajado siete siglos ante que cristo. También en el templo Karnak en el Valle del Nilo, se encontró un mural con la presentación que existe en el año 1.500 A.C. La mayoría de los objetos fabricados por lo egipcios eran aleaciones de cobre con estaño, arsénico, oro y plata.
Los moldes fueron manufacturados en piedra blanda, donde tallaron la cavidad de la pieza a fabricar. Parece ser que inicialmente, se vaciaba cobre en loas moldes abiertos y que posteriormente en la edad de bronce, apareciera el vaciado en moldes cerrados, haciendo uso de una técnica que hoy se asemejaría al moldeo de cera perdida.
El proceso en la fabricación de piezas cada vez más complejas tales como espadas, ruedas, campanas y otros objetos, desembocan en la aparición del hierro en la antigua Grecia en las vecindades del primer milenio A.C.
Mas tarde varias culturas trabajarían el hierro, apareciendo piezas aleadas, sin embargo, seria muchos años después, cuando se conocería la forma de reducir grandes cantidades de minerales ferrosos.

LA INDUSTRIALIZACIÓN.

Las necesidades creadas por los grandes conflictos armados, han excitado a la humanidad a desarrollar nuevos metales y procesos de fabricación. La aparición de nuevas aleaciones de cobre, aluminio y el desarrollo de conocimiento de los elementos químicos y de nuevos procedimientos para fabricar modelos y moldes, y mejores técnicas de fusión fueron determinantes para lograr el grado de industrialización que se logro en el principio del presente siglo.

HISTORIA DE LA SIDERURGIA Y LA FUNDICIÓN EN COLOMBIA

La técnica de la fundición de aleaciones en Colombia llego y se desarrollo con la venida de los europeos, que infundieron su tradición metalúrgica.
Las culturas americanas mas avanzadas se asimilaban a las de la edad Bronce, tales como los imperio Azteca, Chibcha, Quimbaya, Calima y Tayrona en Colombia; estas culturas conocían el trabajo del oro, pero debido a las propiedades de esta no pasaba de ser un objeto de adorno. El europeo tenía una cultura amplia del hierro, que además era muy antigua, por esta razón fue fácil el dominio ejercido por los europeos a las culturas americanas menos desarrolladas, ya que las más evolucionadas se adaptaron al trabajo, organización social y política de los europeos.
Con la colonia llego la edad de hierro a América, trayendo consigo aperos, armas, herramientas de minería, artículos de lujo, cañones de bronce, cerrajería y quincalleria y otros objetos que los autóctonos no conocían. En la época de la Nueva Granada no tuvo mayor desarrollo la fundición ya que gran parte de los artículos eran traídos de Europa. En la época de la Gran Colombia se fomento la siderúrgica y la fundición, así un grupo franco colombiano estableció ferrerías en los actuales departamentos de Boyacá y Cundinamarca. La primera compañía estuvo a manos de Jacobo Wiesner, en Pacho Cundinamarca, quien había traído técnicas francesas. Cuando esta compañía paso a manos de colombianos en 1831, tomó el nombre de Compañía de Elaboración de Hierro, la cual tuvo épocas de prosperidad. La Ferreira de Pacho, junto con la industria textil y la industria de loza, formaron el núcleo de desarrollo en Bogotá, luego de la disolución de la Gran Colombia, aunque en 1840 la Ferreira tuvo dificultades debido a una guerra civil.
Entre 1850 y 1870 se instalaron tres herrerías en el país, una en Amagá (Antioquia) y otra en Samacá (Boyacá). Sus equipos y personal eran ingleses, pero duraron poco por la mala calidad del material y por la falta de capital, la tercera ferrería, la de la Pradera en el municipio de Subachoque funciono como la de Pacho e intento un montaje mayor.
En el gobierno de Rafael Núñez (1880-1882), se hicieron contratos para producir rieles y de esta forma las ferrerías de Pacho, la Pradera y Samacá tuvieron su época de prosperidad. Otro hecho importante para esta industria fue la aparición y extensión del cultivo de café.
En Antioquia se contaba con los antecedentes de fundición de cañones de bronce en Rionegro y de la primera fundición que operó en Colombia, que utilizaba materia prima del Valle de Aburrá, surgió una pequeña industria que producía despulpadoras de café, trapiches para caña de azúcar, pulverizadores de quina, prensas para frutas, bombas para minas y hasta molinos californianos.
Una industria que impulsó fuertemente la industria de productos metálicos y la fundición en particular, fue la Escuela de Artes y Oficios de Medellín fundada en 1864. En esta escuela se fabricaron maquinas para hacer municiones, las municiones mismas, fusiles, reparación de equipo agrícola, trapiches, despulpadoras, prensas, bombas, y apequeña escala la primera fabrica de maquinas de coser en Sur América. Las mayores fundiciones aparecieron después de 1880 y entre ellas están, las de Girardota, Caldas, la Estrella y Robledo.
En el centro y oriente del país, continuaron durante la época de regeneración los esfuerzos por sostener la siderurgia. El cultivo de café en el oriente, estimuló también la aparición de fundiciones en Bucaramanga y Cúcuta, aunque no tenían la fuerza de las fundiciones antioqueñas.
La comenzar el siglo XX las ferrerías de la Pradera y Amagá aún subsistían, el gobierno de Reyes dio gran impulso a la construcción de ferrocarriles pero esto no fue suficiente para salvar las ferrerías que tenían graves problemas y terminaron por desaparecer.
En 1926 la ferrería de Amagá cerró. Entonces el país quedo dependiendo de las importaciones de hierro, la siderurgia decayó pero la fundición comenzó a tener mayor auge. Para ese momento la obtención del hierro se dirigía a obtener hierro maleable para la forja, ahora la producción del país se enriquecía con el inicio de la producción de piezas fundidas. La comunidad salesiana y unas pocas escuelas vocacionales oficiales, empezaron a impartir una formación técnica, lo cual fomento más esta industria.
Con la primera gran guerra el panorama económico del país cambia radicalmente. En los años treinta, la industrialización, la expansión de la infraestructura y los servicios, continuaron estimulando la fabricación de productos metálicos en especial la fundición, la cual fabricaba primero piezas de repuesto y luego cuando se empezó a fabricar maquinaria y equipos empezó a fabricar parte para ellos. En esta época el país absorbió tecnologías, tales como la fundición de acero en hornos de arco y la laminación de varilla.
El foco de estas actividades fue Medellín, hasta los años 50 que la primacía se desplazo a Bogota. Medellín ha sido el centro más importante, donde se localizan las mayores empresas y la tecnología mas avanzada. No existen datos cuantitativos de producción, pero se fabricaron trapiches, despulpadoras de café, maquinas para la minería, ruedas pelton y otras instalaciones hidráulicas, maquinaria, tuberías, molinos, trilladoras de maíz, y repuestos para maquinaria. Además lo talleres para el mantenimiento de los ferrocarriles impulsaron la fundición en Antioquia con 150 hombres. Las mayores fundiciones solo tenían 20 o 30 hombres.
Para el año 1941 los empleados en la fundición no llegaban a 1000 hombres, y la ubicación geográfica era dispersa, con un promedio de 10 hombres por fundición. La segunda guerra mundial motivo la siderurgia a crear sus propias fuentes de acero luego de soportar la escasez de él; con el comienzo de la industria automotriz, entre los años 50 y 60 se da mayor importancia a la fundición, ya que la producción de piezas fue en serie, así la fundición creció cuantitativamente e incorporo nuevas técnicas, sobretodo en Medellín. El desarrollo textil de la zona creo primero sus instalaciones de mantenimiento y después llego a la fabricación de equipos para iniciar la sustitución de importaciones de algunos bienes de capital. En décadas pasadas se comenzó a producir hierro nodular en Medellín y otras ciudades y se ha perfeccionado la producción de maquinaria. Igualmente se crearon varios institutos que forman técnicos en fundición (como el sena). También algunas universidades públicas y privadas en el país crearon programas curriculares para atender las necesidades de: administración, producción y diseño de productos y procesos metalúrgicos.
Hoy en día la fundición sigue siendo un renglón disperso, por todas las principales ciudades del país, en forma de medianos y pequeños talleres. La producción en pequeños talleres esta referida a pedidos de partes, generalmente de repuestos y en las fundiciones mas grandes se da la producción en serie, con destino a la fabricación de maquinas y/o partes para la industria automotriz.
Siderúrgica de Medellín (Simesa), que se fundo el siglo pasado como talleres Robledo y al era una de las más grandes.
En Colombia existen más de cien prestigiosas fundiciones (entre pequeñas y medianas), las más importantes de ellas en la región cundi-boyacense.
En general, las posibilidades de desarrollo de la fundición son amplias y su efecto sobre el resto de la industria es de gran importancia, con la ventaja de tener a su disposición un espacio bastante grande por cubrir, aunque para ello se necesita sacarla de su estado de obsolescencia.
Los talleres de fundición no emplean tecnologías modernas (existen pocas excepcionales) debida a las pequeñas series producidas, dado el pequeño consumo local, regional o nacional. Aumentar su productividad, implicaría abrir nuevos mercados de exportación.

MICROFUNDICION

La fundición a la cera perdida consiste en reproducir en cera un modelo original de anillo, pendientes, etc. Y después hacer la reproducción de este modelo en metal: oro, plata o similar.
Esta técnica data hace 3000 años. Comenzó a practicarse en Egipto y simultáneamente en Suramérica la época precolombina. Por la facilidad y rapidez de su aplicación, se a hecho indispensable en la joyería moderna, si se quiere competir en precio; indispensable también, por que con ella se obtienen volúmenes y formas, que a mano no lo podría conseguir el artífice joyero. Después de barios siglos en desuso la fundición de la será perdida vuelve hacer utiliza en el siglo XV por famosos orfebres italianos, como Benvenuto Celiny.
Posterior mente decae de nuevo el uso de esta técnica hasta la segunda guerra mundial los alemanes en piensan a aplicarla en la fabricación de armamento y en las prótesis dentales.
A partir de estos trabajos, se desarrolla la aplicación de la fundición a la cera perdida en tres sectores:
Ø Sector de las prótesis dentales ,
Ø Sector industrial ,
Ø Sector joyería (microfundición).
En Cada uno de estos sectores la fundición a la será perdida sigue caminos distintos con técnicas parecidas, pero no iguales. La técnica de la cicrofución en la joyería es la que evoluciona menos, pues no se investiga; tiene que servirse de las investigaciones hechas en los otros sectores. A pesar de esto, la aplicación de esta técnica se extiende de tal manera, que en la actualidad el 90% de las piezas realizadas en joyería en todo el mundo se produce mediante la fundición a la cera perdida.
No por esto sin embargo, a desaparecido el trabajo artesanal en joyería; por el contrario se ha reforzado el arte de la joyería a mano dado que la fundición a la cera perdida requiere el trabajo previo de un modelista joyero que confeccione la pieza o modelo original que se va a reproducir. El modelo original no puede ser más que obra de unas manos expertas.
Se comprenderá ahora mejor lo que ya hemos afirmado en cuanto a la necesidad de que el artífice joyero conozca bien como se desarrolla el proceso de la función a la cera perdida.

PROCESO DE FUNDICION

1. PREPARACION DEL MODELO ORIGINAL
Indicamos lo que hemos de tener cuenta para que el modelo sea apropiado para la fundición de la cera perdida:
Ø Modelo de piezas con menos 6 décimas de grosor
Ø Producción del modelo original
Ø Formación del modelo original
Ø Acabado del modelo

A. MODELO DE PIEZAS CON MENOS 6 DÉCIMAS DE GROSOR
Se puede considerar espesor normal el de 6 décimas. En piezas que tuviera menos de 6 décimas de espesor, tendríamos serias dificultades para su fabricación ya que al inyectar la cera en el interior del caucho y hacer una ligerísima presión con las chapas de ajuste, la cera inyectada no correría por esos gruesos.
En estos casos, debemos colocar unos nervios de metal repartidos en el modelo para facilitar que, al inyectar la será, estas se introduce en el molde y así no tener problemas.
B. MODIFICACIÓN DE MEDIDAS DEL MODELO ORIGINAL.
Mientras el proceso de fundición, se produce una modificación de las medidas originales del modelo. Efectiva mente, se da una reducción de volúmenes y gruesos, que va de un mínimo de un 10% del total del interior y exterior de la pieza a un máximo del 6% en realidad, la medida de reducción suele estar entre el 5 o 4%. Esto hace que las piezas –modelo, por la reducción de sus gruesos disminuyan en su contorno y exterior aumenten en su diámetro interior.
C. FORMACIÓN DEL MODELO ORIGINAL.
Además de lo expuesto, hemos de tener en cuenta las siguientes indicaciones:
- El modelo puede hacerse de cualquier metal, pero lógicamente debemos emplear metales fáciles de trabajar.
- cualquier pieza no sirve para modelo, debido a los inconvenientes que presenta para su fabricación por sus imperfecciones y por la necesidad de un excesivo repaso.
-para que una pieza sirva de modelo en la fundición en la cera perdida, deberá estar configurada con simetría y orden.
-cuando el modelo original este compuesto por varias piezas, por las huidas o por no poder repasarlas después de fundidas, se dispondrán estas haciéndolas encajar como si se tratase de un rompecabezas.
D. ACABADO DEL MODELO ORIGINAL.
Es importantísimo darle al modelo un acabado perfecto, el más recomendable es el acabado de lija. Una vez que se termine de lijar la pieza, se vuelve a lijar de nuevo con una lija del 7-0 súper fina, que le dará un semipulido sin alterar sus cantos.

2. PROCEDIMIENTO DE FUNDICION A LA CERA PERDIDA
Preparado el modelo original, pasamos a realizar la fundición de los metales para la reproducción de las piezas proyectadas. El procedimiento de fundición a la cera perdida y reproducción de la pieza requiere las siguientes operaciones:

Ø Preparación del molde de caucho.
Ø Vulcanizado
Ø Abrir el molde de caucho
Ø Programación del tiempo de vulcanización
Ø Inyectar la cera en el molde de caucho
Ø Extracción de la pieza en reproducción de cera
Ø Revisar y seleccionar las piezas
Ø Preparación del vástago o tronco del árbol
Ø Preparación del revestimiento para el cilindro
Ø Tratamiento del revestimiento en la bomba de vació
Ø Utilización de la licuadora
Ø Tratamiento térmico de los cilindros
Ø Fundición de los metales para su inyección en los cilindros. Utilización de la centrifuga