Fundición de aluminio: qué aleación, qué inyectora y qué pide la celda

En fundición de aluminio a presión hay tres decisiones de material y equipo que condicionan el molde antes de dibujarlo: la aleación (casi siempre de la familia aluminio-silicio-cobre, con la A380 como la más fundida según la asociación norteamericana NADCA), la fuerza de cierre de la inyectora, que se calcula con el área proyectada de la pieza y sus coladas por la presión sobre el metal, y la periferia de la celda, que fija el ciclo real. Elegidas por costumbre, sus efectos aparecen repartidos —un poco de porosidad aquí, una inestabilidad de ciclo allá— y nunca con la etiqueta de su causa.

Abajo, las tres en ese orden y un cálculo de tonelaje que puedes rehacer con tu pieza. El proceso y sus variantes están en fundición a presión: qué es y qué variantes hay.

¿Fundición de aluminio, inyección de aluminio y HPDC son lo mismo?

En planta se usan como sinónimos, pero el matiz cambia lo que compras.

Fundición de aluminio es el término amplio: incluye la fundición en arena, la de molde permanente por gravedad y la de presión. Inyección de aluminio —o aluminio fundido a presión, o fundición inyectada— ya es específica: el metal entra empujado por un pistón. HPDC (high pressure die casting) es el nombre que verás en la documentación de máquina y de software.

Pedir «fundición de aluminio» a tres proveedores puede devolverte tres procesos que no se comparan. Si tu pieza es de serie y pared fina, lo que buscas es inyección; si es una pieza gruesa de baja serie, compara también gravedad y arena antes de pagar un molde de inyección.

¿Por qué el aluminio se inyecta en cámara fría?

Las normas de producto de la NADCA (Product Specification Standards for Die Castings, edición 2021, sección 3) clasifican el aluminio entre las aleaciones de cámara fría, frente a buena parte del zinc y el magnesio, que se procesan en cámara caliente. En cámara fría el sistema de inyección no vive sumergido en el metal: el aluminio se dosifica desde un horno externo al contenedor y el pistón lo empuja desde ahí.

La consecuencia: el metal empieza a enfriarse en el instante en que cae en el contenedor. El tiempo entre dosificación e inyección es una variable de proceso, no un dato de bitácora; ante variación pieza a pieza sin haber tocado nada, ese intervalo es de los primeros sospechosos.

El proceso de fundición inyectada, disparo a disparo

Un ciclo de inyección de aluminio se ordena siempre igual, y cada etapa deja su huella en la pieza:

1. Acondicionamiento del molde. Cierre, rociado de desmoldante y acero dentro de ventana térmica.
2. Dosificación. El metal cae al contenedor y el cronómetro empieza a correr.
3. Primera fase. El pistón avanza lento para consolidar el frente sin atrapar aire.
4. Segunda fase. La cavidad se llena en fracciones de segundo: aquí se deciden el aire atrapado, las juntas frías y el venteo.
5. Presión de intensificación. Compacta el metal mientras solidifica: es la fase que más pesa en la porosidad interna.
6. Solidificación, apertura y expulsión. Los botadores sacan la pieza; el biscuit queda como testigo del disparo.
7. Rebabado y control. Corte de colada y rebosaderos, e inspección.

Órdenes de magnitud: en el caso que publicaron Delgado Sobrino, Majerník y coautores en MM Science Journal (octubre de 2025), con EN AC-47100 (AlSi12Cu1(Fe)), el metal entraba a 708 °C en un molde a 220 °C, el pistón iba a 0,2 m/s en primera fase y a 2,7 m/s en segunda, con 25 MPa (250 bar) de intensificación. Valores de esa pieza, no una receta.

Un defecto crónico suele mezclar dos o tres de esas etapas. El recorrido inverso —del defecto a su causa— está en defectos de fundición: causas y cómo evitarlos.

¿Qué aleación de aluminio elegir para inyección?

La familia que domina la inyección es la de aluminio-silicio con cobre. Las normas NADCA de 2021 describen la A380 como «con mucho» la aleación de aluminio más fundida a presión y la recomiendan para la mayoría de piezas de uso general. Lo que no conviene hacer es tratar como idénticas las designaciones de cada mercado: según las tablas de equivalencias de esas mismas normas, la ADC12 japonesa corresponde a la 383, no a la A380, y la A380 se acerca más a la ADC10 y a la europea EN AC-46500. La AlSi9Cu3(Fe) que aparece en muchos planos europeos (EN AC-46000, norma EN 1706) es otra designación, con sus propios límites.

La ADC12 admite hasta 2,5 puntos más de silicio que la A380 y hasta 1,5 menos de cobre. Si en tu planta conviven planos estadounidenses y japoneses, pedir «A380 o ADC12, da igual» deja la composición al azar del lote.

El criterio de selección se puede reducir a tres preguntas:

• ¿La pieza va a llevar tratamiento térmico o soldadura? Si sí, el gas atrapado se convierte en ampollas. Eso empuja hacia aleaciones y procesos pensados para baja porosidad, con apoyo de vacío, y cambia el diseño de la colada entera —el caso está desarrollado en colada al alto vacío.
• ¿Necesita ductilidad o resistencia? Más silicio favorece el llenado; más cobre sube la resistencia mecánica y penaliza el comportamiento frente a corrosión. En la escala de 1 a 5 de la NADCA (1, lo mejor), la A380 saca un 4 en resistencia a la corrosión y la A360, con 0,6 % de cobre como máximo, un 2; en capacidad de llenar el molde, la 383 saca un 1 y la A380 un 2. La aleación es un acuerdo, no un óptimo.
• ¿Qué se hace con el scrap y el retorno? Quien recircula material propio elige la aleación junto con su política de carga.

Sin estas tres respuestas, la aleación la elige el proveedor de metal. Y si la pieza es pequeña, con detalle fino y acabado exigente, la pregunta anterior a la aleación es si el material debe ser aluminio: la NADCA reconoce al zinc una ventaja clara en piezas miniatura, y lo juega en cámara caliente; lo que cambia en el molde está en moldes de inyección de zamak.

¿Cómo se calcula el tonelaje de la inyectora de aluminio?

El tonelaje sale de la pieza, no de una tabla comercial. La fuerza que intenta abrir el molde es el área proyectada de todo lo que hay en el plano de partición —pieza, biscuit, coladas y rebosaderos— por la presión máxima sobre el metal; la fuerza de cierre tiene que superarla con un coeficiente de seguridad, que el artículo de MM Science Journal citado arriba fija en 1,1 como mínimo. Comprar tonelaje por encima no compensa: una máquina sobrada trabaja fuera de su ventana de control, y una máquina justa abre el molde en cada inyectada.

Ejemplo resuelto: la pieza del estudio de 2025

El mismo estudio publica los números de su pieza; se rehacen con calculadora:

1. Área proyectada de pieza, biscuit, coladas y rebosaderos: 60.486 mm².
2. Presión de intensificación: 25 MPa, es decir, 25 N por mm².
3. Fuerza de apertura: 60.486 × 25 = 1.512.150 N, unos 1.512 kN.
4. Fuerza de cierre con coeficiente 1,3: 1.512 × 1,3 ≈ 1.966 kN, unas 200 toneladas-fuerza (1 tf = 9,81 kN). Con el mínimo de 1,1 serían unos 1.663 kN, cerca de 170 tf.

Al acortar 24 mm el canal principal, el área bajó 919 mm² y la fuerza de cierre, unos 30 kN: la colada también cuenta. Para tu pieza, cambia área y presión por las tuyas y repite los cuatro pasos.

Al evaluar una inyectora de aluminio, cuatro cosas pesan más que el precio:

1. Carrera y diámetro del pistón, que fijan el rango de dosificación útil.
2. Repetibilidad de la curva de inyección, sobre todo en el cambio de primera a segunda fase.
3. Capacidad real de intensificación y qué tan rápido la aplica.
4. Integración con la periferia: una máquina excelente con periferia improvisada produce irregular.

Lo que la máquina no sea capaz de repetir, la pieza lo registra.

La celda es la que produce, no la máquina

Los equipos alrededor de la inyectora deciden la estabilidad del ciclo tanto como ella:

La celda se dimensiona como conjunto: de nada sirve una inyectora rápida detrás de un dosificador lento. El ciclo real lo fija el equipo más lento de la celda, y casi nunca es la máquina.

El desmoldante para fundición de aluminio se trata como consumible y actúa como parámetro: dilución, cobertura y patrón de rociado cambian el intercambio térmico del molde en cada inyectada, y es de las variables más manipuladas por turno y peor documentadas.

Cuántos operarios y qué automatización pide una celda

Con dosificador, rociador, extractor y prensa de rebabado encadenados, al operario le quedan el arranque, el cambio de molde, la verificación y la reacción ante desvío. La cuenta que importa es cuánta variabilidad quita la automatización: cada operación manual dentro del ciclo es dispersión.

Qué mirar antes de firmar la inversión

Tres comprobaciones antes de comprometer una celda:

• Que la pieza esté concebida para este proceso, y no heredada de otro. Es el error de origen más caro y está desarrollado en diseñar componentes de pared delgada para die casting.
• Que el espesor objetivo sea alcanzable con esa aleación y esa celda, no solo en el plano: los factores reales están en espesor mínimo en fundición a presión.
• Que el llenado se haya evaluado antes de maquinar el acero. Simular llenado y solidificación en la fase de concepción cuesta una fracción de lo que cuesta corregirlo en tryout — qué ve la simulación y qué no.

Ni la mejor aleación ni la mejor máquina corrigen un molde mal concebido. Para pedir cotización de inyectora, lleva por escrito la designación de la aleación con su norma, el área proyectada con coladas y rebosaderos, y la presión de intensificación: sin esos tres datos, el tonelaje que te propongan es una estimación del vendedor.

Si evalúas aleación, tonelaje o periferia para una pieza concreta, en equipos están las inyectoras Agrati y las válvulas de vacío Castvac de las que somos agentes, y en consultoría cómo se analiza el binomio molde-celda antes de comprar; acompañamos plantas en Saltillo, Monterrey, Querétaro y el Bajío. Traer la pieza que hoy da problema es mejor punto de partida que una lista de especificaciones.