TEMA III

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TEMA III
PROCESOS DE FUNDICION DE METALES Y ALEACIONES
Introducción
El proceso de fundición es conocido desde la antigüedad, y era utilizado desde hace 3000 años atrás para fundir cobre, luego bronce y posteriormente el fierro y el acero.
Su uso va desde la fabricación de pequeñas piezas sencillas, hasta grandes componentes de turbinas hidráulicas. 
Introducción
El uso de la fundición cada vez está más extendido debido a dos factores:
Mecanización y automatización de este proceso, que ha conducido a cambios en el uso de equipos y mano de obra.
Creciente demanda de fundiciones de alta calidad, con tolerancias dimensionales cerradas.
Resumen de los diferentes Procesos de Fundición
Fundición en Arena. Cualquier tipo de metal fundido, sin límite en el tamaño, forma o peso. Bajo costo en el uso de herramientas. Su limitación que requiere de algún acabado, tolerancias amplias.
Molde en cascara. Ventajas: Buen acabado superficial; tolerancia de 0,5% frente a 1,5%; fabricación en serie; debido a la precisión se evita el mecanizado. Desventajas: Costo elevado en pequeña producciones; elevados costos en los modelos de metal; materiales mas caros (arenas y resinas).
		
Fundición en Arena
Molde en Cáscara
Resumen de los diferentes Procesos de Fundición
Modelo Evaporativo. Se puede usar para la mayoría de los metales fundidos sin límites de tamaño y formas complejas. La principal desventaja que los modelos tienen baja resistencia y es un método costoso para pequeñas cantidades.
Molde de yeso. Para formas complejas e intrincadas, buena tolerancia dimensional y acabado superficial. Desventajas: No soportan elevadas temperaturas (aluminio, magnesio y algunas aleaciones de cobre).
Modelo Evaporativo
Resumen de los diferentes Procesos de Fundición
Molde Cerámico. Resistencia a elevadas temperaturas (diferentes tipos de aceros); buena precisión dimensional; acabado superficial y formas complejas. Desventajas: Tamaños limitados, proceso caro para pequeñas producciones, cerámica no reutilizable.
Resumen de los diferentes Procesos de Fundición
Molde Permanente. Utilización de moldes metálicos reutilizables. Buen acabado superficial y tolerancia dimensional; baja porosidad y alta capacidad de producción. Desventajas: Elevado costo del molde, complejidad limitada y no puede usarse en metales con elevado punto de fusión.
Resumen de los diferentes Procesos de Fundición
Fundición a Presión. Excelente precisión dimensional y acabado superficial; alta capacidad de producción. Desventajas: Elevado costo de la matriz; tamaños limitados; usado para metales no ferrosos. 
Dos piezas de magnesio de alta pureza producida mediante el proceso de fundición a presión en molde caliente
Procesos de Fundición en Moldes Desechables.
Fundición en Arena.
Molde de Cáscara.
Molde de Yeso.
Moldes Cerámicos.
Modelo Evaporativo (Espuma Perdida).
Modelo de Revestimiento.
Fundición en Arena
Método tradicional de fundición.
EE.UU. procesa por este método 15 millones de toneladas de diferentes tipos de metales.
Sirve para cualquier tipo de metales o aleaciones.
Se pueden fundir piezas desde 100gr. y sin límite para arriba.
Fundición en Arena
Se utiliza la arena Sílice (SiO2) en las operaciones de fundición porque es barata, y por sus propiedades cerámicas. La sílice se mezcla con arcilla.
La arena de granos finos y redondos puede apisonarse de modo compacto para tener una superficie lisa. Aunque esta arena refuerza la resistencia del molde pero reducen la permeabilidad (penetración a través de los poros). Permeabilidad>; significa un fácil escape de gases y vapor.
Fundición en Arena.
El molde típico de arena se fabrica con una mezcla de 90% de arena, 7% de arcilla (bentonita) y 3% de agua.
También se pueden utilizar otros tipos de aglutinantes para mejorar la resistencia y la permeabilidad del molde.
Cuando se requiere una mejor precisión dimensional y acabado superficial, los moldes de arena son secados en hornos antes de vaciar el material fundido.
Características de las Arenas de Moldeo y Machos
Plasticidad. Para que copien exactamente la forma del modelo.
Consistencia. Para que mantengan la forma que adquirieron al ser moldeadas.
Permeabilidad. Que permitan el escape de gases generados durante la colada, y el aire entrampado en la caja de moldeo.
Características de las Arenas de Moldeo y Machos
Refractariedad. La falta de resistencia al calor hace que los moldes se deformen por la temperatura del metal líquido y la arena. En algunos casos queda adherida a la pieza.
Colapsabilidad. La arena debe deshacerse inmediatamente después de fundida la pieza para que permita la contracción del metal y el desmolde correspondiente.
Propiedades Estructurales de las Arenas 
Análisis químico.
Contenido arcilloso.
Dimensión de los granos y su distribución.
Forma de los granos.
Fundición en Arena
Características Principales de los Moldes de Arena.
Tipos de Moldes de Arena
Moldes de Arena Verde.
Molde en Superficie Seca. Con aire o sopletes. Mayor resistencia y para fundiciones grandes. 
Molde de Caja Fría, con aglutinantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece a To por encima de los 200º C endureciendo la superficie de la cavidad proporcionando un mejor control dimensional.
Tipos de Moldes de Arena
Los moldes en superficie seca, son más resistentes que los moldes de arena verde y proporcionan mejor precision dimensional y acabado superficial.
Pero tiene la siguientes desventajas: a) distorsión del molde es mayor, (b) las fundiciones son más susceptibles al desgarramiento en caliente debido a que el molde es menos colapsable, y c) la capacidad de producción es menor porque se requiere mucho tiempo para el secado.
 
Modelos
Pueden estar hechos de madera, plástico o metal.
La selección del material dependerá del tamaño y la forma de la fundición, la precisión dimensional, y la cantidad de piezas fundidas requeridas.
Los modelos se reutilizan para elaborar los moldes, :. La resistencia y la durabilidad del material elegido deben reflejar el numero de fundiciones que realizará.
Modelos
Modelos de una sola pieza , también llamados modelos sueltos , o sólidos, se utilizan para formas simples y producir cantidades bajas. Los modelos suelen fabricarse con madera y son económicos. 
Modelos divididos de dos piezas, se elaboran de modo que cada parte forme una porción de la cavidad para la fundición. De esta manera se pueden producir fundiciones con formas complicadas.
Modelos
Modelos de Placa Bipartidos. Son un tipo común de modelo montado en el que se construyen modelos de dos piezas, asegurando cada mitad a los lados opuestos de una placa sencilla. Estos modelos se utilizan a menudo junto con máquinas de moldeo y grandes lotes de producción de fundiciones más pequeñas.
Diseño de Modelos
EL diseño del modelo es un aspecto crítico de todo el proceso de fundición fundición, y se deben considerar: la contracción del metal; la facilidad de extracción del molde de arena mediante una ligera inclinación o ángulo de salida ; y el flujo apropiado del metal dentro de la cavidad del molde.
Machos o Corazones
Los modelos definen la forma externa de la fundición, y los corazones o macho definen la forma interna (mono bloques de motor).
:. el macho o corazón es un modelo natural de las superficies interiores que se inserta en la cavidad del molde antes del vaciado.
En el diseño debe tomarse en cuenta las tolerancias para la contracción y el maquinado (igual que el molde).
Machos o Corazones
Por lo general, los corazones se fabrican como los moldes sin cocción.
Si la cavidad del molde no tiene la suficiente resistencia estructural para sujetar el corazón, se usan soporte metálicos para fijarlos, llamados sujetadores y se hacen de metales de mayor punto de fusión que la colada.
Machos o Corazones
Machos o Corazones
Corazones. Tipos de fabricación.
Cajas de Corazones.
Maquinas de compresión neumática. 
Corazones al aceite.Corazones en Cáscara (Shell Molding). https://www.youtube.com/watch?v=BV6pqQFlxso
Facilidades en el Moldeo y Colocado de Corazones
Tomando en cuenta que al diseñar las formas de los modelos, deben realizarse de la forma más simple posible, implica que la forma del modelo no sea siempre semejante a la pieza que se desea obtener, como podemos observar en las siguientes figuras.
Criterios de Diseño
Criterios de Diseño
Las aleaciones en estado líquido absorben gases y erosionan el molde; y a lo largo de los canales comienza la solidificación, en el diseño debe considerarse que:
El metal debe fluir con el mínimo de turbulencia y evitar la oxidación y atrapamiento de aire, evitar la formación de escoria y eliminar las inclusiones de arena.
La solidificación debe ser progresiva y en dirección de la mazarota. 
Algunas Consideraciones para el Sistema de Alimentación y Mazarotas
Copa de alimentación.
Canales de Alimentación de Forma Rectangular 
Deben ser diseñados de forma que permita distribuir el metal de forma regular.
Entradas al Molde.
Diseño de la Mazarota
Diseño de la Mazarota.
No basta, situar una gran mazarota para alimentar una pieza, sino que será necesario tener presente que cada mazarota tiene un radio de acción limitado, más allá del cual su influencia es nula.
La mayoría de los casos prácticos exigen un estudio previo para conocer el número y localización más convenientes de las mazarotas, antes del cálculo del tamaño de las mismas.
Secuencia del Proceso de Fundición en Arena
Secuencia del Proceso de Fundición en Arena
Moldeo con Grafito Compactado
Utilizado para la fabricación de moldes en la fundición de piezas de Titanio y Zirconio (metales reactivos).
No se pueden utilizar moldes de arena, porque estos metales reaccionan enérgicamente con la sílice.
Los moldes se fabrican de manera similar a los de arena, y son secados con aire y horneados a 175º C.
Moldeo en Cáscara o Concha
Usado para diferentes tipos de fundiciones, con tolerancias dimensionales cerradas y requerimientos de buen acabado superficial, a bajo costo. 
Se aplica en la producción de pequeñas partes mecánicas que requieren alta precisión, ej.: las cajas para engranes, cabezas de cilindros y bielas. 
El proceso también se utiliza ampliamente para producir corazones o machos de moldeo de alta precisión.
Moldeo en Cáscara o Concha
Para el molde se utiliza arena de grano fino y un aglutinante de resina termofija (fenolformaldehido), esta arena tiene menos permeabilidad que la utilizada para el moldeo en arena verde.
La descomposición del aglutinante produce un gran volumen de gas, por lo que requieren ventilación apropiada.
 La alta calidad de la fundición terminada reduce de modo significativo los costos de limpieza, maquinado y acabado. 
Moldeo en Cáscara o Concha
Las formas complejas se pueden producir con menos mano de obra y el proceso puede automatizarse con gran facilidad.
Para completar el curado de la resina en el molde, debe ser colocado por un corto periodo de tiempo en un horno.
Se utilizan modelos de aluminio o de aleaciones ferrosas.
Moldeo en Cáscara o Concha
En este proceso, un modelo montado, fabricado con un metal ferroso o aluminio, (a) se calienta a entre 175 °C y 370 °C, (b) se recubre con un agente de separación (como la silicona) y (c) se sujeta a una caja o cámara. Ésta contiene arena fina mezclada con entre 2.5% y 4% de un aglutinante de resina termofija (como el fenol-formaldehído), que recubre las partículas de arena. Luego la caja se voltea.
Ventajas de la Fundición en Cáscara
Buen acabado superficial.
Tolerancias de 0.5% frente al 1.5% en el moldeo ordinario.
Moldes estables, adecuados para la fabricación en serie.
Se evita la mecanización de piezas, debido a la gran precisión obtenida en los resultados.
Se pueden producir formas más complejas con menos mano de obra.
Automatización del proceso con relativa facilidad.
Menor necesidad de arena para producir los moldes, lo cual reduce costes en producciones de amplios lotes.
Desventajas de la Fundición en Cáscara
Coste elevado en la producción de pequeños lotes de piezas.
Las piezas no pueden ser muy voluminosas; las mayores obtenidas son de unos 100 kg.
Los modelos tienen que ser siempre metálicos y con elevada precisión dimensional; por ello resultan caras.
Las arenas y las resinas son mucho más caras que los materiales empleados en el moldeo ordinario.
Menor permeabilidad de los moldes.
El molde produce gases por la descomposición del aglutinante.
Fundición en Molde de Yeso
A este proceso, y a los procesos de molde de cerámica y de fundición de revestimiento, se les conoce como fundición de precisión, debido a la gran exactitud dimensional y el buen acabado superficial obtenido.
Las partes características fabricadas por este medio son los componentes de cerraduras, engranes, válvulas, accesorios, herramental y ornamentos. En general las fundiciones pesan menos de 10 kg y pueden ser tan pequeñas como de unos cuantos gramos.
Fundición en Molde de Yeso
Las fundiciones tienen un buen acabado superficial con detalles finos. Debido a que los moldes de yeso poseen una menor conductividad térmica que la de los otros, las fundiciones se enfrían lentamente y, por ende, se obtiene  una estructura más uniforme de granos,
Fundición en Molde de Yeso
El molde se fabrica con agua, yeso (sulfato de calcio), talco y harina de sílice para mejorar la resistencia y el tiempo de endurecimiento. Esta mezcla luego se vierte sobre el modelo de metal o plástico y se deja fraguar.
El molde debe ser secado a una temperatura entre 120°C y 260°C para eliminar la humedad. 
Los moldes tienen baja permeabilidad que no permiten la salida de gases, el metal se vierte en vacío o a presión
Fundición en Molde Cerámico
Para la fabricación del molde utiliza materiales refractarios que se adecúan a las aplicaciones de alta temperatura.
El lodo es una mezcla de zirconio de grano fino (ZrSiO4), óxido de aluminio y sílice fundida, que se agrega a los agentes aglutinantes y se vierte sobre el modelo que se ha colocado en una caja de moldeo.
Secuencia de Operaciones en la Elaboración de en Molde Cerámico. 
Fundición en Molde Cerámico
El modelo puede estar hecho de madera o metal. 
Después del endurecimiento, los moldes (caras de cerámica) se retiran, se secan, se queman para eliminar la materia volátil y se hornean y las caras de cerámica se refuerzan con arcilla refractaria para dar resistencia al molde.
Fundición en Molde Cerámico
La resistencia a la temperatura elevada por parte de los materiales refractarios permite utilizar estos moldes para fundir metales ferrosos y otras aleaciones de alta temperatura. Ejemplo: aceros inoxidables y aceros para herramientas.
Aunque el proceso es costoso, las fundiciones en molde cerámico tienen buena precisión dimensional y gran acabado superficial en una amplia gama de tamaños y formas. Se han fundido partes hasta de 700 Kg.
Piezas Típicas Fabricadas en Moldes Cerámicos
Fundición Evaporativa (Modelo a Espuma Perdida).
Es un proceso de fundición de molde-modelo desechable. Deben producirse un modelo y un molde para cada fundición.
Es uno de los procesos de fundición preferidos actualmente en la industria automotriz, cuando se trata de fabricar piezas de geometría intrincada, estrechas tolerancias dimensionales y buenos acabados superficiales.
Fundición Evaporativa (Modelo a Espuma Perdida).
Se utilizan en la fabricación de cabezas para cilindros, monobloques para motores, cigüeñales, componentes para frenos, etc.
El modelo se elabora de poliestireno (C8H8) que, se evapora al contacto con metal fundido, a fin de formar una cavidad para la fundición.
Fundición Evaporativa (Modelo a Espuma Perdida).
Se colocan las perlas de poliestireno expandido (EPS) sin tratamiento, que contienen de 5% a 8% de pentano (un hidrocarburo volátil) en una matriz precalentada de aluminio. 
El poliestireno se expande y adquiere la formade la cavidad de la matriz. Se aplica calor adicional para fundir y unir las perlas. 
Después se enfría la matriz, se abre y se retira el modelo de poliestireno.
Fundición Evaporativa (Modelo a Espuma Perdida).
Luego son ensamblados en un árbol de modelos; es decir un conjunto que contiene los modelos pegados al sistema de alimentación y las entradas que también están fabricados en EPS. De esta manera se pueden fundir varias piezas en una sola colada.
Fundición Evaporativa (Modelo a Espuma Perdida).
Cuando se realiza el vaciado; el metal fundido evapora la espuma, los gases generados se liberan a través de la arena y el metal solidifica tomando el lugar donde estaba ubicado el modelo.
Debido a que el polímero requiere mucha energía para degradarse, se presentan grandes gradientes térmicos en la interfaz metal-polímero. En otras palabras, el metal fundido se enfría de modo más rápido que si se vaciara directamente en una cavidad vacía y, en consecuencia, la fluidez es menor que en la fundición en arena. 
Ventajas del Modelo Evaporativo
El proceso es relativamente simple porque no existen líneas de partición, machos, sistemas de mazarotas. De ahí su flexibilidad de diseño.
El proceso requiere cajas de moldeo económicas. 
El poliestireno es barato y se puede procesar fácilmente para producir modelos con formas complejas, tamaños diversos y detalles superficiales finos.
Ventajas del Modelo Evaporativo
La fundición requiere operaciones mínimas de acabado y limpieza.
El proceso se puede automatizar y es económico para grandes lotes de producción.
Fundición por Revestimiento (Cera Perdida)
Es la técnica de fundición más antigua, y se puede conseguir una alta precisión y una calidad superficial excelente. 
Proceso costoso y se divide en 6 partes: fabricación de modelo de cera; elaboración del árbol de piezas; recubrimiento de cerámica; eliminación de la cera; colada; y por último el acabado
Fundición por Revestimiento (Cera Perdida)
Este proceso es capaz de producir formas intrincadas, con partes que pesan desde 1 g hasta 35 kg en una amplia variedad de metales y aleaciones ferrosas y no ferrosas. 
Los avances recientes incluyen la fundición de componentes de titanio para motores y marcos estructurales para aeronaves con paredes de 1.5 mm de espesor, 
Procesos de Fundición en Molde Permanente
En la fundición en molde permanente (fundición en molde duro), se fabrican dos mitades de un molde con materiales de alta resistencia a la erosión y a la fatiga térmica.
Principalmente se usan: hierro fundido, acero, latón, grafito o aleaciones metálicas refractarias.
Procesos de Fundición en Molde Permanente
Por este método se producen de manera comercial: pistones automovilísticos, cabezas para cilindros, bielas, discos para engranes de electrodomésticos y artículos de cocina.
Las partes que pueden producirse económicamente suelen pesar menos de 25 kg, aunque se han realizado fundiciones especiales que pesan cientos de kilogramos utilizando este método. 
Características de Fundición en Molde Permanente.
Producciones medianas a grandes para amortizar el costo elevado de matrices.
Tiempos y costos unitarios por pieza bajos.
Alta Precisión: Tolerancias dimensionales cerradas, detalles y rugosidad. Limitación para formas intrincadas.
Utilizado para materiales de bajo punto de fusión: Aluminio, zinc, magnesio, aleaciones de cobre, etc. Pero puede utilizarse para la fundición de aceros usando moldes de grafito o metales resistentes al calor.
Características de Fundición en Molde Permanente.
Otros aspectos importantes: La cavidad del molde y el sistema de alimentación se maquinan en el molde, por lo que se vuelven parte integral del mismo.
Los materiales característicos de los machos o corazones son: arena aglutinada con aceite o resinas, yeso, grafito, hierro gris, acero de bajo carbono y acero para matrices de trabajo en caliente.
Características de Fundición en Molde Permanente.
Para aumentar la vida de los moldes permanentes, las superficies de la cavidad del molde se recubre con un lodo refractario (silicato de sodio y arcilla) o se rocían con grafito después de algunas fundiciones.
Estos recubrimientos también sirven como agentes de separación y barrera térmica, controlando la velocidad de enfriamiento de la fundición.
Fundición por Gravedad - Características
Usado principalmente para aleaciones de bajo punto de fusión, en especial de Al.
Tamaño de piezas: de pequeño a medio.
Buena precisión y acabado superficial.
Muy buenas propiedades mecánicas y metalúrgicas de las piezas, comparando con la fundición en arena.
Fundición por Gravedad - Moldes
Acero aleado de alta calidad, dos mitades y elaborado por mecanizado.
Elementos similares a los de un molde de arena: bebedero, canales de alimentación, mazarotas y corazones metálicos y/o de arena.
 Fundición al Vacío
Fundición a Presión
Proceso de fabricación para piezas metálicas en el cual el metal líquido es inyectado en un molde a alta presión llamado matriz.
Producción a gran escala, especialmente para piezas moldeadas pequeñas y medianas.
Necesidad escasa o nula de mecanizado posterior.
La presión se mantiene hasta la solidificación completa de la pieza.
Fundición por Inyección – Características del Proceso
Producción elevada de aleaciones de Al, Zn, Mg.
Gran precisión y excelente rugosidad.
Moldes de acero de alta calidad.
Equipos complejos y de elevado costo.
Elementos móviles de precisión.
Sistemas de refrigeración para reducir tiempo de enfriamiento. 
Inyección en Cámara Fría
En este proceso, el metal fundido se vacía al cilindro de inyección. Usada para Al.
La cámara de inyección no es calentada, de ahí el termino de cámara fría.
El metal fundido es forzado en la cavidad de la matriz, y es vaciado a presiones en un rango usual de 20 a 70 MPa y pueden llegar hasta 150 Mpa.
Las máquinas de inyección pueden ser horizontales o verticales. 
Secuencia del Proceso de Fundición en Cámara Fría 1
Secuencia del Proceso de Fundición en Cámara Fría 2
Secuencia del Proceso de Fundición en Cámara Fría 3
Secuencia del Proceso de Fundición en Cámara Fría 4
Inyección en Cámara Caliente
Se usa para aleaciones de zinc, magnesio y otras aleaciones de bajo punto de fusión.
Los moldes pueden ser de múltiples correderas o standard.
Este proceso es ideal para aleaciones que no atacan químicamente y no erosionan ollas de fundición, émbolos y cilindros.
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Fundición a Inyección
En la producción de ciertas partes, la fundición a presión en matriz puede competir de modo favorable con otros métodos de manufactura (como el estampado y forjado de láminas metálicas) y otros procesos de fundición. 
Además, debido a que el metal fundido se enfría con rapidez en las paredes de la matriz, la fundición tiene una capa superficial dura, de grano fino, con alta resistencia.
Fundición a Inyección
De manera general, la relación del peso de la matriz con respecto al peso de la pieza es de 1000 a 1, es decir que la matriz para una fundición que pese 2 kg debería pesar unos 2000 kg.
Video.
Fundición a Inyección
Por este proceso se pueden fundir piezas con insertos, pero para que exista una buena resistencia entre ambas fases, las superficies de los insertos deben estar moleteadas.
Las matrices para fundición a presión pueden ser de una cavidad o de cavidades múltiples 
Fundición Centrífuga
El proceso utiliza para piezas simétricas y de pared delgada las fuerzas de inercia (causadas por la rotación) para distribuir el metal fundido en las cavidades del molde.
Existen 3 tipos de fundición centrífuga, a saber: fundición centrífuga real, fundición semi-centrífuga, y el centrifugado. 
Fundición Centrífuga Real
Este procedimiento es utilizado para piezas simétricas y de paredes delgadas. Se fabrican tubos sin costura, revestimientos para cilindros, objetos simétricos, postes, pistas para rodamientos, etc.
Se pueden fundir centrífugamente partes cilíndricas que varíande 13 mm a 3 m de diámetro y de 16 m de largo, con paredes que van de 6 a 125 mm de espesor. 
Fundición Semicentrífuga. 
Adaptada a la producción de piezas más complicadas y con corazones.
La velocidad de rotación es más baja que en la fundición centrífuga real.
Método preferido cuando se producen partes con agujeros centrales. 
Volantes y poleas, son piezas que se fabrican por este proceso.
Centrifugado
Este proceso se adapta a una gran variedad de productos de forma irregular.
No existen requerimientos de simetría para partes fabricada por este proceso. Solo el arreglo de piezas a fundir debe estar balanceado.
Se pueden utilizar diferentes tipos de moldes: acero, grafito o caucho.
Consideraciones de Diseño
Cualquiera sea el método elegido para fundir una pieza, presentan defectos de diferente índole. 
Cada proceso tiene sus propios criterios de diseño en particular. La fundición en arena requiere tomar en consideración la erosión del molde y las inclusiones correspondientes a la arena en la fundición, en tanto que en la fundición a presión no existirán dichas preocupaciones pero si el agrietamiento por calor de las matrices, que reduce la vida de éstas.
Consideraciones de Diseño
La corrección de las causas de los defectos es complicada, ya que son defectos aleatorios y difíciles de reproducir.
En la mayoría de los casos, el diseño del molde produce un gran porcentaje de partes adecuadas y algunas defectuosas, razón por la que se deben establecer procedimientos de control de calidad adecuados en todas las fases de la fundición. 
Consideraciones de Diseño
Se tienen dos tipos de problemas de diseño en las técnicas de fundición:
Características de la pieza a fundir, geometría y tolerancias.
Características del molde para producir la fundición deseada.
Consideraciones de Diseño
De manera general, el diseño involucra los siguientes pasos:
El diseño debe permitir que la pieza pueda fundirse con facilidad.
Seleccionar el proceso de fundición y el material apropiado
Localizar la línea de partición del molde
Consideraciones de Diseño
Localización y diseño de compuertas que permitan una alimentación uniforme a la cavidad del molde.
Seleccionar una geometría adecuada del canal de alimentación.
Localización adecuada de bebederos, mazarotas y canales de fuga de aire y gases.
Controles y prácticas de operación adecuados
Diseño de las Partes Fundidas
Esquinas, ángulos y espesores de sección. Deben evitarse en lo posible las esquinas, ángulos y filetes agudos, pues actúan como concentradores de esfuerzos y pueden hacer que el metal (y las matrices) se agriete o desgarre durante la solidificación. Los radios de los filetes deben seleccionarse para reducir las concentraciones de esfuerzos y asegurar el flujo apropiado de metal líquido durante el vaciado.
Diseño de las Partes Fundidas
Debido a que la velocidad de enfriamiento en regiones con círculos más grandes es menor, se les conoce como puntos calientes. Estas regiones pueden desarrollar cavidades por contracción y porosidad.
Estas cavidades en los puntos calientes se pueden eliminar mediante corazones o machos pequeños.
Hasta donde sea posible mantener secciones transversales y espesores de pared uniformes a lo largo de toda la fundición, para evitar o minimizar las cavidades por contracción.
Diseño de las Partes Fundidas
Áreas Planas. Hay que evitar las áreas planas grandes, ya que pueden torcerse durante el enfriamiento por los gradientes de temperatura y desarrollar un deficiente acabado superficial, debido a un flujo disparejo del metal durante el vaciado. 
Una de las técnicas comunes para resolver, consiste en dividir las superficies planas con costillas de refuerzo o superficies serruchadas.
Diseño de las Partes Fundidas
Contracción. Durante la solidificación es necesaria la tolerancia a la contracción para evitar el agrietamiento de la pieza durante el enfriamiento. 
En la siguiente tabla se muestra la tolerancia normal a la contracción para metales fundidos en moldes de arena. 
Las tolerancias dimensionales dependerán del proceso de fundición, tamaño de la pieza, y el tipo de modelo utilizado.
Diseño de las Partes Fundidas
Diseño de las Partes Fundidas
Operaciones de acabado. En la fase de diseño, es importante considerar las operaciones posteriores de maquinado y acabado. Ejemplo, incluir características que permitan sujetar a las piezas fácilmente en las máquinas herramienta; en los orificios a perforar diseñar una pequeña hendidura como punto de inicio etc..
Reglas Específicas de Diseño para Operaciones con Moldes Desechables y Permanentes
Localización de la línea de partición. Las piezas deben orientarse en los moldes de manera que la parte de gran volumen o grande de la fundición esté relativamente abajo y se minimice su altura. Además que esta orientación también determina la distribución de la porosidad. Ej. Fundiciones de aluminio (hidrogeno).
Línea de Partición
Debe pasar por las esquinas o aristas de las fundiciones en lugar de hacerlo por las superficies planas a la mitad de la fundición, de manera que la proyección en la línea de partición (el material que rebasa entre las dos mitades del molde) no sea visible.
La localización es importante, debido a que influye en el diseño del molde, la facilidad del moldeo, la cantidad y forma de los corazones o machos requeridos, el método de soporte y el sistema de compuertas de alimentación.
Línea de Partición
La línea de partición debe colocarse lo más abajo posible (respecto de la fundición) para los metales menos densos (como las aleaciones de aluminio) y localizarse a casi la mitad de la altura para metales más densos (como los aceros).
Esta línea es importante en el diseño del molde, ej. en la fundición en arena, es común que los canales de alimentación, las compuertas y el bebedero se coloquen en el molde inferior sobre la línea de partición.
Localización y Diseño de Compuertas
Las compuertas son las conexiones entre los canales de alimentación y la parte a fundir. 
Son preferibles, varias compuertas para piezas grandes, ya que ofrece las ventajas de permitir una temperatura de vaciado inferior y reducir los gradientes de To en la fundición.
Las compuertas deben alimentar las secciones gruesas de las fundiciones.
Localización y Diseño de Compuertas
Se debe utilizar un filete en las partes donde la compuerta topa con la fundición; para producir menos turbulencia que las uniones abruptas.
La compuerta más cercana al bebedero debe colocarse a suficiente distancia, de manera que pueda retirarse con facilidad.
La longitud mínima de la compuerta debe ser de tres a cinco veces su diámetro. La sección transversal tiene que ser suficientemente grande para permitir el llenado de la cavidad del molde y más pequeña que la sección transversal del canal de alimentación.
Localización y Diseño de Compuertas
Por regla general, las compuertas son de área rectangular y pueden estar arriba del plano de partición o por debajo.
La cantidad de metal que fluye por las compuertas está en función de la distancia entre ellos; su orientación y el área transversal. 
Diseño del Canal de Alimentación
El canal de alimentación es una vía de distribución horizontal que acepta metal fundido del bebedero y lo conduce a las compuertas.
Dependiendo de la complejidad de fundición pueden utilizarse uno o dos canales.
Otra función de los canales es atrapar la escoria.
Son de sección rectangular, y se deben diseñar de forma que permita que permita distribuir el metal de forma uniforme a la pieza. 
Diseño del Bebedero
La alimentación se inicia con la copa de vaciado destinado a recibir el metal líquido del cucharon con el mínimo de turbulencia para evitar la oxidación de la aleación, atrapamiento de aire, aspiración de gases en el molde y eliminar las inclusiones.
Diseño del Bebedero
Cuando no se tienen mecanismos adecuados de control durante el proceso de fundición, es aconsejable utilizar una copa de vaciado tipo embudo,para asegurar que no se interrumpa el flujo del metal dentro del bebedero; además, si se mantiene el metal fundido en la copa durante el vaciado, la escoria flota y no entra en la cavidad del molde.
No debe tener ni aristas ni esquinas y se recomienda forma circular y el fondo plano. 
Diseño de las Mazarotas
Las mazarotas ciegas son características apropiadas de diseño y mantienen el calor por más tiempo que las abiertas. Seis son las reglas básicas para su diseño:
No debe solidificar antes que la fundición. Esto se logra evitando las mazarotas pequeñas y utilizando las cilíndricas con relaciones de aspecto pequeño (relaciones pequeñas de altura a sección transversal). Las mazarotas esféricas son las más efectiva, pero es difícil trabajar con ellas.
Diseño de las Mazarotas
Su volumen debe ser lo suficientemente grande para que proporcione una cantidad suficiente de metal líquido y así compensar la contracción en la fundición.
Las uniones entre la fundición y el alimentador no deben desarrollar un punto caliente en el que se pueda producir porosidad por contracción.
Deben ubicarse de manera que el metal líquido se pueda depositar en los lugares donde más se necesite.
Diseño de las Mazarotas
Debe haber suficiente presión para conducir el metal líquido al interior de los lugares del molde donde se requiera. Ejemplos fundiciones de aluminio y acero.
La presión potencial de la mazarota debe suprimir la formación de cavidades y estimular su llenado completo.
Establecimiento de Buenas Prácticas y Control.
Lo primero, el metal fundido debe ser de alta calidad para producir fundiciones superiores. Tanto la To de vaciado como la química del metal, el arrastre de gas y el manejo de los procedimientos pueden afectar las características de la pieza fundida.
No se debe interrumpir el vaciado del metal, ya que puede arrastrar escoria y producir turbulencia. El avance de material fundido debe ser continuo, sin interrupciones y hacia arriba.
Economía de la Fundición