Mecanizado CNC de piezas de fundición a presión: sobremetal, referencias y tolerancias#
Una pieza de fundición a presión sale del molde con piel de fundición, línea de partición y variaciones de contracción que no sirven para una cara de estanqueidad, un alojamiento de rodamiento o un asiento roscado. El mecanizado CNC convierte el bruto en pieza funcional y fija cotas, posiciones y acabado según plano. Esta página se dirige a diseño, planificación de procesos y compras que especifican ese salto: sobremetal, sistema de referencias, tolerancia por cota y alcance de inspección, con A357, AZ91D y AM60B como aleaciones de partida.
Por qué el mecanizado define la función de la pieza#
En una pieza fundida hay dos familias de superficies. Las de fundición son estructurales; las funcionales —juntas, asientos, taladros de centrado y apoyos— se generan por arranque de viruta. Si plano de fundición y de mecanizado reclaman la misma cota, el resultado queda ambiguo para taller e inspección. Para diseño, qué cotas se mecanizan; para compras, presupuestos con igual alcance; para calidad, el control dimensional. El criterio no es solo el precio, sino la claridad con que el proveedor separa bruto y acabado y liga cada cota crítica a su referencia.
Nota de terminología: En México se emplean «maquinado» y «cotización» donde en España usamos «mecanizado» y «presupuesto»; aquí designan el mismo proceso y la misma solicitud.
De la pieza en bruto al sobremetal de mecanizado#
El sobremetal es la capa dejada a propósito entre la superficie en bruto y la cota final. Debe absorber piel de fundición, desalineo de partición, marcas de expulsor y deformación, sin tiempo de corte innecesario. En fundición a presión, que trabaja en forma casi neta, no es uniforme: crece en caras de estanqueidad y taladros de ajuste y se reduce en contornos sin tocar. La pendiente de desmoldeo condiciona el apoyo en el primer amarre; por eso sobremetal y sistema de referencias se deciden juntos. Si falta, aflora porosidad subsuperficial; si sobra, crecen esfuerzo de corte y desgaste. Su valor se indica en el plano de fundición y se contrasta cota a cota en la revisión DFM.
Sistema de referencias y cotas críticas#
El sistema de referencias A|B|C —«datums» en el ámbito MX— define desde qué planos se acotan y verifican las cotas críticas y las tolerancias geométricas según GD&T e ISO 1101. El bruto no ofrece caras planas fiables: la referencia primaria se crea en el primer amarre o se apoya en puntos definidos. Si fundición y mecanizado usan referencias distintas, cada amarre suma desviación a la acumulación de tolerancias. Conviene concentrar las cotas funcionales en un solo amarre y mantener A|B|C inalterado entre plano de fundición, plano de mecanizado y plan de control. La definición se cierra en la revisión DFM antes del utillaje.
Diseño de taladros, roscas, nervios y cierres#
Repartir la información entre dos planos evita contradicciones. El plano de fundición recoge contorno en bruto, espesores, ángulos de desmoldeo, nervios, bosses, colada y expulsores. El de mecanizado define lo obtenido por arranque de viruta: taladros de ajuste, roscas, caras de estanqueidad, apoyos y sus tolerancias geométricas. Un taladro roscado se prepara como preagujero y se acaba con macho o fresado de rosca en el ciclo CNC; su cota final no puede figurar como cota de fundición. Cada cota crítica se liga a sus referencias y a su método de inspección, y nervios y bosses se dimensionan para que el amarre no ceda. Manda el plano acordado en el proyecto.
| Concepto | Plano de fundición | Plano de mecanizado |
|---|---|---|
| Contorno, espesor, ángulo de desmoldeo | Definido | Solo como referencia |
| Colada, expulsores, línea de partición | Definido | No aplicable |
| Sobremetal por cota | Previsto | Base del arranque de viruta |
| Taladros, roscas, caras de estanqueidad | Preagujeros y excedentes | Cota final con tolerancia |
| Sistema de referencias A|B|C | Referencias de bruto | Referencias finales según GD&T |
| Control dimensional | Aceptación del bruto | Verificación de cotas mecanizadas |
Tolerancia alcanzable y factores que la condicionan#
Preguntar por «la tolerancia del proveedor» sin nombrar cota y amarre no describe una pieza fundida y mecanizada. Las cotas estrechas se generan tras la fundición y su precisión resulta de una cadena de geometría, material, proceso, referencias y medición. El enunciado siguiente se formula una sola vez.
Enunciado de tolerancia (según proyecto, una sola vez): Una tolerancia de ±0,01 mm puede alcanzarse en cotas definidas bajo condiciones adecuadas de mecanizado posterior. La tolerancia alcanzable depende de la geometría de la pieza, del material, del proceso de mecanizado y del amarre, del sistema de referencias, del método de inspección y de los requisitos específicos del proyecto; se confirma durante la revisión del plano y del DFM y no constituye un valor general aplicable a cualquier pieza.
El método de medición se define por proyecto; su incertidumbre forma parte del acuerdo de tolerancia.
| Factor | Efecto sobre la tolerancia alcanzable | Dónde se fija |
|---|---|---|
| Geometría de la pieza | Deformación, pared delgada, rigidez del amarre | Plano y revisión DFM |
| Material | Dilatación térmica, formación de viruta | A357 / AZ91D / AM60B |
| Proceso y amarre | Número de amarres, esfuerzos de corte | Secuencia y utillaje |
| Sistema de referencias | Acumulación de tolerancias entre amarres | GD&T y referencias A|B|C |
| Método de inspección | Incertidumbre y resolución de medida | Plan de control por proyecto |
| Requisitos del proyecto | Criticalidad, muestreo, documentación | Criterios de aceptación |
Mecanizado de A357, AZ91D y AM60B#
Las tres aleaciones confirmadas no se comportan igual ante la herramienta. A357, aluminio Al-Si-Mg con tratamiento térmico, da viruta corta a media; el silicio aporta abrasividad, por lo que recubrimiento y corte se ajustan a la piel de fundición. AZ91D y AM60B cortan con menor esfuerzo y viruta fina, pero su dilatación exige temperatura estable para no perder la cota en el acabado. Como conocimiento general de proceso, la viruta fina de magnesio es inflamable y se evacúa de forma controlada con extinción adecuada. Las tensiones residuales se liberan al arrancar material; separar desbaste, reposo y acabado reduce la deformación. En AM60B, más dúctil, se vigila la rebaba. Amplía la fundición de magnesio.
| Aleación | Viruta y herramienta | Aspecto a controlar |
|---|---|---|
| A357 (Al-Si-Mg) | Viruta corta/media; desgaste abrasivo por Si | Tratamiento térmico y tensiones residuales |
| AZ91D (Mg) | Viruta fina, bajo esfuerzo de corte | Dilatación térmica; evacuación en seco y seguridad de viruta |
| AM60B (Mg) | Viruta fina, más tenaz | Rebabas en aristas y bocas de taladro |
| Las tres | Sobremetal por cota, filos afilados | Deformación por liberación de tensiones; acabar tras desbaste |
Acabado superficial, desbarbado y tratamientos#
El acabado no es un valor fijo de taller, sino una especificación por superficie en el plano: el Ra de una cara de estanqueidad no es el de un contorno sin mecanizar. El orden del desbarbado importa: las rebabas en taladros y roscas no deben dañar ajustes ni juntas. Como procesos confirmados figuran el granallado (Shot Blasting) y el anodizado (Anodizing) en aluminio; su idoneidad se evalúa según aleación y plano. En magnesio, todo tratamiento exige análisis de corrosión y adherencia. Otros recubrimientos son opciones generales sujetas a revisión por proyecto. Rugosidad y rebabas quedan recogidos en el alcance de inspección.
Fundición y mecanizado en un único programa#
En un programa único, lo observado de sobremetal, partición o deformación realimenta el diseño del molde y del utillaje vía revisión DFM. La fundición a presión, en el rango de 400T–3000T, entrega el bruto; un eventual tratamiento térmico estabiliza la estructura; después vienen mecanizado e inspección acordada por proyecto. El orden no es arbitrario: al arrancar material se liberan tensiones que afectan a la cota final. La ventaja es de interfaz: cambios de plano, referencias y cotas de control se acuerdan una vez, no se traducen entre dos proveedores. Se conecta con utillaje y moldes, fundición de magnesio y rheocasting semi-sólido.
Alcance de inspección y documentación por proyecto#
Inspección y documentación no se presuponen como dotación fija, sino que se definen por proyecto según plano y criterios de aceptación. Afecta al informe de primera pieza (FAI), al muestreo, a los medios de medida y a si se requieren informes por coordenadas o documentación PPAP. Para una carcasa con pocas caras críticas basta un plan corto; para una serie con posiciones ajustadas se acuerda un alcance mayor. Lo relevante es qué cotas se declaran críticas y con qué método se demuestran, porque la incertidumbre de medida forma parte de la tolerancia pactada. Trazabilidad y control de cambios se dimensionan con el requisito del proyecto.
Aplicaciones: cárteres, carcasas de motor, electrónica#
Las exigencias cambian con la pieza. En cárteres y tapas de transmisión mandan las caras de estanqueidad, los alojamientos de rodamientos y los taladros de tornillería: planitud y posición del patrón inciden en estanqueidad y ruido. Las carcasas de motor eléctrico combinan pared delgada con canales de refrigeración y caras de conexión, así que deformación y disipación térmica se estudian juntas. En electrónica se suman aristas limpias y apoyos para juntas y blindaje. El espesor de pared se califica por proyecto —depende de aleación, geometría y longitud de llenado— y el sobremetal debe dejar la cara de junta libre de piel de fundición.
Cómo evaluar a un proveedor de fundición + mecanizado#
Tres preguntas separan a un proveedor solvente de una oferta incompleta. Primera, comprensión del plano: ¿distingue plano de fundición y de mecanizado y mantiene el sistema de referencias A|B|C entre ambos? Segunda, amarre: ¿qué apoyos usa en el bruto, cuántos amarres exige y dónde se acumula la tolerancia? Tercera, cambios: ¿cómo se gestiona una modificación de sobremetal, partición o cota de inspección? Un presupuesto que nombra estos puntos supera al que solo da un número de tolerancia y un precio. Cuenta también la transición de prototipo a serie, porque madurez del molde, utillaje y control difieren. Las dudas de DFM se plantean en la página de contacto.
Solicitud de presupuesto: documentación necesaria#
Un presupuesto fiable nace de documentación completa, no de una sola cifra de tolerancia: modelo 3D (STEP/IGES), plano 2D con GD&T, referencias y tolerancias objetivo por cota, aleación (A357, AZ91D o AM60B), volumen anual y lote, acabado superficial, alcance de inspección y documentación, y prototipo o serie. Lo que falte se acuerda por proyecto, sin suposiciones implícitas. La tabla resume la finalidad de cada entrega. Envíe la documentación desde la página de contacto; desde ahí se coordina la revisión con utillaje y con el rheocasting semi-sólido.
| Documento | Contenido | Finalidad en el presupuesto |
|---|---|---|
| Modelo 3D (STEP/IGES) | Geometría de bruto y final | Sobremetal, amarres, tiempos de corte |
| Plano 2D con GD&T | Referencias y tolerancias geométricas | Acumulación de tolerancias, cotas de control |
| Aleación | A357 / AZ91D / AM60B | Parámetros de corte, herramienta, tratamiento |
| Volumen anual y lote | Cantidad, prototipo o serie | Utillaje, ciclo y coste por pieza |
| Tolerancias por cota y Ra | Cotas críticas y acabado | Viabilidad en la revisión DFM |
| Alcance de inspección | Primera pieza, registros | Definición del alcance por proyecto |