En este artículo repasamos los 25 métodos de procesamiento de metales más habituales de la industria. Son las técnicas esenciales que encontrará en el día a día de la metalurgia y la fabricación.
What is metalworking
La metalurgia es la producción de piezas, componentes o grandes estructuras aplicando diversos procesos a materiales metálicos. Abarca desde plataformas petrolíferas, barcos y puentes hasta pequeñas piezas de motor y joyería. Para cumplir las especificaciones requeridas, necesita dominar las técnicas, los procesos y el utillaje disponibles.
What are the methods
El procesamiento de metales se divide en tres categorías principales: conformado, corte y unión de metales. Cada una cubre un conjunto de técnicas para dar forma, eliminar o unir materiales metálicos.
Los métodos de conformado — como forja, laminación y extrusión — cambian la forma y la estructura interna del metal. Los procesos de corte — mecanizado, taladrado, aserrado — eliminan material para obtener la geometría final. Los métodos de unión — soldadura, soldadura blanda y soldadura fuerte — funden piezas separadas en un solo conjunto. Los tres son esenciales para fabricar componentes y estructuras metálicas.
1. Die casting
La fundición a presión es un proceso en el que el metal fundido se inyecta a alta presión en la cavidad de un molde. Los moldes suelen mecanizarse a partir de aleaciones de mayor resistencia, lo que hace el proceso similar en principio al moldeo por inyección, pero para metales.
2. Sand casting
La fundición en arena utiliza arena para formar el molde. Se coloca una pieza acabada o un modelo de madera en la arena, se compacta la arena alrededor y se deja fraguar. El molde suele hacerse en dos o más secciones para poder retirar el modelo antes de la colada. Durante la fabricación del molde se crean el bebedero y los respiraderos para que el metal entre y los gases escapen. Tras la colada, el molde se deja hasta que el metal solidifica. Una vez retirada la pieza, el molde de arena se rompe — por lo que cada colada requiere un molde nuevo.
3. Investment casting
La fundición a la cera perdida incluye prensado de cera, reparación de cera, montaje del árbol, inmersión, desencerado, colada y postprocesado. Primero se fabrica un modelo de cera de la pieza y se recubre con barbotina cerámica para formar una cáscara. Una vez seca, la cáscara se cuece y se convierte en un molde cerámico — durante la cocción toda la cera se derrite y solo queda la cavidad. Normalmente se añade un embudo de colada a la cáscara y se vierte el metal fundido. Tras enfriarse y solidificar, se obtiene la pieza acabada.
4. Die forging
La forja con matriz utiliza un juego de matrices y equipo de forja especializado para dar forma a un blanco y obtener una pieza forjada. Según la prensa, encontramos forja con martillo, forja con prensa de manivela, forja con máquina de forja plana, forja con prensa de fricción y otras.
La forja por rodillos es un proceso de conformado plástico en el que un par de matrices contrarrotantes deforman el material para producir una pieza forjada o una preforma. Es un tipo específico de laminación longitudinal y es habitual en talleres de producción.
5. Forging
La forja aplica fuerza de compresión a un blanco metálico mediante una prensa o un martillo de forja, provocando deformación plástica para lograr las propiedades mecánicas, la forma y el tamaño requeridos. Junto con el estampado, es una de las dos grandes ramas del proceso de forja.
La forja tiene ventajas claras. Elimina defectos de colada como la porosidad del proceso de fusión y refina la estructura de grano. Como se conserva el flujo de grano del metal, las piezas forjadas suelen tener mejores propiedades mecánicas que las fundidas de la misma aleación. Para aplicaciones de carga elevada y servicio severo, a menudo se prefiere la forja frente a chapa laminada, barra o fabricaciones soldadas de geometría más simple.
6. Rolling
La laminación es un proceso de conformado en el que un lingote pasa por un conjunto de rodillos para reducir el espesor y dar forma al material. Se clasifica como laminación en caliente cuando el metal está por encima de su temperatura de recristalización y en frío cuando está por debajo. La laminación en caliente se usa para grandes reducciones y conformado inicial, mientras que la laminación en frío ofrece tolerancias más estrictas y mejor acabado superficial. La laminación es el método más común de la metalurgia y se usa en una amplia gama de industrias para producir chapa, plancha y fleje.
La fundición a presión es un proceso de alta presión en el que el metal fundido o semilíquido se inyecta rápidamente en un molde de acero. El metal llena la cavidad y solidifica bajo presión, produciendo una pieza con excelente precisión dimensional y detalle superficial. Este método es muy eficiente para la producción en gran volumen de piezas complejas y precisas, lo que lo convierte en la opción preferida de los OEM que necesitan componentes consistentes y repetibles.
7. Low-pressure casting
La fundición a baja presión utiliza gas a baja presión para llenar un molde con metal fundido, que luego solidifica en condiciones controladas. Desarrollada originalmente para piezas de aleación de aluminio, hoy también se usa para cobre, hierro e incluso aceros de alto punto de fusión. El proceso produce piezas con mayor densidad, menor porosidad y tolerancias dimensionales más estrictas que la fundición por gravedad. Es una buena opción para OEM que requieren componentes estructurales de alta calidad con buenas propiedades mecánicas.
8. Centrifugal casting
La fundición centrífuga consiste en verter metal fundido en un molde en rotación, donde la fuerza centrífuga distribuye el metal y forma la pieza. La elección del molde depende de la geometría, el tamaño y el volumen de producción — hay moldes de arena, de cáscara o a la cera perdida, así como moldes metálicos con recubrimiento refractario o de arena resinada. Esta técnica produce piezas densas y de alta calidad con porosidad mínima, lo que la hace ideal para piezas cilíndricas como casquillos, anillos y tubos.
9. Fundición a la espuma perdida
La fundición a la espuma perdida comienza con un patrón de espuma que coincide con la geometría final de la pieza. El patrón se recubre con pintura refractaria, se seca y se incrusta en arena de cuarzo seca. El metal fundido se vierte bajo vacío, vaporizando la espuma y llenando la cavidad. El resultado es una pieza fundida sin líneas de partición, sin ángulos de desmoldeo y sin rebabas, esencialmente una forma casi neta. Este proceso elimina el desplazamiento del macho y reduce los errores dimensionales, lo que lo convierte en una opción precisa y rentable para geometrías complejas.
La fundición a la espuma perdida es un proceso de forma casi neta que requiere un mínimo de sobreespesor de mecanizado. Elimina la necesidad de extracción de machos, superficies de partición y machos de arena, produciendo piezas fundidas libres de rebabas, bordes y desmoldeo. Esto también evita errores dimensionales causados por la desalineación de los machos. Para los OEM, esto se traduce en piezas más limpias, menos trabajo secundario y mejor consistencia entre lotes de producción.
10. Fundición por compresión
La fundición por compresión, también llamada forja líquida a presión, inyecta metal fundido o semisólido en un molde abierto y luego lo cierra para formar la pieza. Se aplica alta presión durante la solidificación, causando deformación plástica de la capa solidificada y prensado isostático del líquido restante. El resultado es una pieza con propiedades mecánicas superiores y precisión dimensional, combinando efectivamente los beneficios de la fundición y la forja.
En la fundición por compresión directa, el metal fundido se vierte directamente en la cavidad del molde abierto. La fundición por compresión indirecta inyecta la aleación a través de un punzón en un molde cerrado. Ambos métodos aplican alta presión durante la cristalización, produciendo un producto denso y libre de poros. Este proceso ofrece piezas fundidas con propiedades mecánicas cercanas a las piezas forjadas, lo que lo convierte en una opción sólida para aplicaciones de alta exigencia donde la integridad es crítica.
11. Colada continua
La colada continua vierte metal fundido en un molde enfriado por agua y de extremo abierto. A medida que el metal se solidifica a lo largo del molde, la barra se extrae continuamente por la parte inferior. Esto produce secciones largas —tochos, planchones, barras o tubos— sin necesidad de moldes individuales. El proceso es altamente eficiente, ofreciendo mejor rendimiento y menor costo por tonelada en comparación con la colada por lotes.
La colada continua ofrece ventajas significativas sobre la colada tradicional de lingotes: mayor productividad, mejor rendimiento del material y menores costos operativos. El producto resultante tiene mejor sanidad interna, menor porosidad y una superficie más limpia. Es el método estándar para producir acero, aluminio y cobre como materia prima, brindando a los procesos posteriores un material de partida consistente y de alta calidad.
12. Trefilado
El trefilado es un proceso de conformado en frío donde un disco de metal se estira a través de un dado con una sección transversal más pequeña, reduciendo su diámetro y aumentando su longitud. Esto se realiza típicamente a temperatura ambiente, de ahí los términos trefilado en frío o trabajo en frío. El proceso alarga y adelgaza el material, produciendo alambre, tubo, varilla y otros perfiles alargados con tolerancias ajustadas y propiedades mecánicas mejoradas.
El trefilado en frío mejora el acabado superficial, aumenta la resistencia a la tracción y mejora la precisión dimensional en comparación con el material laminado en caliente. Se usa ampliamente en manufactura, construcción, automoción y aeroespacial para componentes que requieren secciones transversales precisas y propiedades mecánicas consistentes. Para los OEM, los productos trefilados ofrecen un rendimiento confiable y características de mecanizado predecibles.
13. Estampado
El estampado es un proceso de conformado en frío donde la chapa metálica, la banda o el rollo se alimentan a una prensa y se forman usando troqueles. El punzón fuerza el material hacia la cavidad del troquel, causando deformación plástica o cizallamiento para producir la forma deseada. Este método es altamente eficiente para producción de alto volumen, entregando piezas con tolerancias ajustadas y calidad repetible.
El estampado abarca una amplia gama de operaciones —corte, punzonado, plegado, embutición profunda y acuñado— permitiendo geometrías complejas en un solo troquel o troquel progresivo. Es una solución rentable para componentes automotrices, aeroespaciales, electrónicos y de electrodomésticos. Con prensas alimentadas por rollo y utillaje progresivo, podemos mantener tolerancias ajustadas y mantener una calidad consistente en millones de piezas.
14. Moldeo por inyección de metal (MIM)
El moldeo por inyección de metal (MIM) es un proceso de forma casi neta que combina la metalurgia de polvos con el moldeo por inyección de plástico. Los polvos metálicos finos se mezclan con un aglutinante termoplástico para crear una materia prima, que luego se inyecta en una cavidad de molde bajo alta presión. Después del enfriamiento, la pieza se expulsa como un componente 'en verde', listo para la eliminación del aglutinante y la sinterización.
La pieza en verde se somete a eliminación del aglutinante para remover el ligante —ya sea térmicamente o con solventes— seguido de sinterización a alta temperatura para fusionar las partículas metálicas en un sólido denso. El MIM produce piezas intrincadas y altamente detalladas con excelente precisión dimensional, a menudo eliminando el mecanizado secundario. Es una alternativa rentable al mecanizado CNC para componentes de tamaño pequeño a mediano en automoción, medicina y electrónica.
15. Torneado
El torneado es un proceso de mecanizado fundamental realizado en un torno, donde la pieza de trabajo gira mientras una herramienta de corte elimina material. Es el método más común para producir piezas cilíndricas, en forma de disco o tipo manguito con simetría rotacional. La acción de corte proviene de la rotación de la pieza de trabajo, permitiendo una eliminación eficiente de material y un buen acabado superficial.
El torneado es ideal para mecanizar superficies cilíndricas internas y externas, conos, caras frontales, ranuras, roscas y perfiles contorneados. La mayoría de las piezas rotacionales se pueden producir efectivamente de esta manera, y con tornos CNC, podemos mantener tolerancias ajustadas y lograr geometrías complejas en una sola configuración. Es un proceso versátil y confiable para una amplia gama de componentes OEM.
16. Fresado
El fresado utiliza un cortador rotatorio para eliminar material de una pieza de trabajo estacionaria, produciendo superficies planas, ranuras, contornos y formas 3D complejas. El fresado convencional maneja características más simples, mientras que las fresadoras CNC ofrecen capacidad multieje para geometrías intrincadas como moldes, troqueles y componentes aeroespaciales. Esta flexibilidad hace del fresado un proceso central para trabajo de prototipos y producción.
El fresado CNC proporciona control preciso y automatización, permitiendo la producción eficiente de piezas complejas con tolerancias ajustadas. Las máquinas multieje pueden mecanizar socavados, características angulares y superficies de forma libre en una sola configuración, reduciendo la manipulación y mejorando la precisión. Para los OEM, el fresado CNC es una opción confiable tanto para prototipos de bajo volumen como para corridas de producción de alto volumen.
17. Cepillado
El cepillado es un proceso de mecanizado donde una herramienta de corte de punta única se mueve en un movimiento lineal alternativo a través de la pieza de trabajo para eliminar material. Se usa principalmente para producir superficies planas, ranuras y otras características lineales, especialmente en piezas grandes. El cepillado típicamente logra una precisión de IT9 a IT7, con rugosidad superficial (Ra) que varía de 6.3 a 1.6 micrómetros.
El cepillado es adecuado para mecanizar piezas de trabajo grandes o crear superficies de referencia planas con requisitos específicos de dimensiones y acabado. Aunque es menos común que el fresado para piezas pequeñas, sigue siendo una opción práctica para componentes de equipos pesados y utillaje. El proceso ofrece buena precisión y un acabado superficial predecible, lo que lo convierte en una opción confiable para ciertas aplicaciones.
18. Rectificado
Al seleccionar el fresado CNC como método de mecanizado, es importante aprovechar las ventajas y funciones clave de las fresadoras CNC. Estas máquinas proporcionan flexibilidad, precisión y la capacidad de manejar geometrías complejas. Al utilizar las capacidades de las fresadoras CNC, los fabricantes pueden lograr resultados superiores y optimizar sus procesos de producción.
17. Cepillado
El cepillado es un método de corte comúnmente utilizado para dar forma a piezas. Implica el uso de una cepilladora, que se mueve en un movimiento lineal alternativo horizontal a través de la pieza de trabajo. El cepillado se emplea principalmente para lograr formas y dimensiones específicas durante el proceso de mecanizado.
El procesamiento por cepillado típicamente ofrece un rango de precisión de IT9 a IT7, indicando el nivel de precisión dimensional logrado. La rugosidad superficial, medida por el parámetro Ra, cae dentro del rango de 6.3 a 1.6 micrómetros (um). El valor Ra describe la rugosidad promedio de la superficie mecanizada, con valores más bajos indicando un acabado superficial más suave.
El cepillado se usa comúnmente en diversas industrias, especialmente para mecanizar piezas de trabajo grandes o lograr superficies planas con dimensiones y acabados superficiales específicos. Es importante considerar los requisitos de precisión y rugosidad superficial deseados al seleccionar el cepillado como método de mecanizado.
18. Rectificado
El rectificado es una operación de mecanizado común que elimina exceso de material de una pieza de trabajo usando granos abrasivos o muelas. Lo usamos principalmente para mantener dimensiones ajustadas, mejorar el acabado superficial y llevar las piezas a especificación para el ensamblaje final.
En el rectificado, los granos abrasivos —típicamente aglomerados en muelas o usados como medio suelto— se ponen contra la pieza de trabajo bajo presión controlada y movimiento relativo. Los granos eliminan virutas finas mediante corte, arado y frotamiento, lo que da forma a la pieza y establece su textura superficial final y precisión dimensional.
El rectificado funciona en una amplia gama de materiales, incluyendo aceros, aluminio, cerámicas, compuestos y ciertos no metálicos. Es estándar en automoción, aeroespacial, utillaje y manufactura de precisión donde la integridad superficial y la tolerancia importan.
La principal ventaja del rectificado es su capacidad para mantener alta precisión, tolerancias ajustadas y acabados superficiales superiores. Es el proceso de referencia para pistas de rodamientos, engranajes, utillaje de precisión y piezas con perfiles complejos o dimensiones críticas donde el mecanizado por sí solo no es suficiente.
19. Fusión selectiva por láser (SLM)
La fusión selectiva por láser (SLM) es un proceso aditivo de metal que utiliza un láser de alta potencia —típicamente de fibra o CO2— y polvo metálico para construir piezas totalmente densas. La cámara de construcción contiene un lecho de polvo fino y consistente que se funde selectivamente, capa por capa.
En SLM, un láser controlado por computadora escanea el lecho de polvo según el modelo CAD, fundiendo y fusionando partículas solo donde incide el haz. Cada capa se solidifica, luego se extiende una capa fresca de polvo, y el proceso se repite hasta que la pieza está completa. El resultado es un componente metálico de forma casi neta con propiedades mecánicas comparables al material forjado.
SLM es una forma de impresión 3D de metal que nos permite producir geometrías complejas y características internas que simplemente no se pueden lograr con mecanizado o estampado convencional. Se usa ampliamente en aeroespacial, medicina y automoción para piezas metálicas personalizadas de alta resistencia con tolerancias ajustadas y buena vida a la fatiga.
20. Superficie
El láser funde y une completamente el polvo en las áreas escaneadas, mientras que el polvo no expuesto permanece suelto. Toda la operación se ejecuta dentro de una cámara sellada purgada con gas inerte para prevenir la oxidación.
21. Sinterización selectiva por láser
La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un láser infrarrojo como fuente de calor y trabaja principalmente con materiales en polvo. El polvo se precalienta a justo por debajo de su punto de fusión, luego se nivela con un rodillo o cuchilla antes de cada pasada.
El láser sinteriza selectivamente el polvo según los datos de corte del archivo CAD, fusionando partículas en una capa sólida. Después de cada capa, el lecho desciende, se extiende polvo nuevo y el proceso se repite. Una vez completo, se elimina el polvo suelto para revelar la pieza terminada.
Actualmente, SLS es maduro para polvos de cera y plástico. Los polvos metálicos y cerámicos aún están en desarrollo para este proceso —son viables, pero la ventana de sinterización y la densidad de la pieza necesitan un control cuidadoso.
22. Deposición de metal Algo
La deposición de metal —también llamada deposición directa de metal o revestimiento por láser— es similar a FDM pero usa polvo metálico en lugar de filamento. El polvo se alimenta a través de una boquilla junto con un láser de alta potencia y gas de protección inerte.
A diferencia de los sistemas de lecho de polvo que están limitados por el tamaño de la caja de construcción, la deposición de metal puede construir piezas grandes directamente y es especialmente útil para reparar componentes de precisión dañados. Puede agregar material exactamente donde se necesita, lo que reduce el desperdicio y el retrabajo.
En la práctica, el polvo se rocía sobre la superficie objetivo, y el láser lo funde para que se fusione metalúrgicamente con el sustrato. El gas inerte mantiene limpio el baño de fusión y previene la oxidación, lo cual es crítico para la calidad de la unión y las propiedades mecánicas.
La deposición de metal se usa en aeroespacial, automoción y utillaje para fabricación y reparación bajo demanda de piezas metálicas complejas. Le da la flexibilidad de restaurar superficies desgastadas o construir características sin comenzar desde un bloque sólido.
23. Perfilado por rodillos Perfilado por rodillos
El perfilado por rodillos hace pasar una tira continua de acero inoxidable a través de una serie de estaciones de rodillos, cada una doblando progresivamente el material hasta alcanzar el perfil final. La secuencia de rodillos está diseñada para que cada pasada deforme el metal incrementalmente —hasta 36 estaciones para formas complejas, aunque los perfiles simples pueden necesitar solo tres o cuatro.
24. Forja con troquel
La forja con troquel utiliza troqueles perfilados en equipos de forja dedicados para comprimir un disco en una pieza terminada. El resultado es una pieza forjada con precisión dimensional ajustada, mínimo sobreespesor de mecanizado y buena integridad estructural —además de altas tasas de producción una vez que el utillaje está probado.
25. Troquelado
El troquelado es una operación de corte donde la película formada o el circuito se coloca sobre el troquel macho, y el troquel se cierra para recortar el exceso de material mientras preserva la forma 3D que coincide con la cavidad. Es una forma limpia y eficiente de terminar piezas conformadas.
En el troquelado, el panel de película o circuito se asienta sobre la placa inferior mientras el troquel se monta en el ariete superior. La prensa aplica fuerza descendente para controlar la cuchilla y cortar a través del material. A diferencia de un troquel de punzonado, el troquelado deja un borde más suave. También puede ajustar la presión y profundidad de corte para obtener efectos como rayado o líneas de medio corte. El utillaje es rentable, y el proceso es seguro, rápido y fácil de operar.