Un proceso HPDC tiene siete puntos de lubricación distintos con especificaciones radicalmente diferentes: desmoldante de molde, lubricante de pistón, grasa de correderas, grasa de eyectores, grasa del toggle, aceite hidráulico de la prensa y aceite de guías. Cada uno con su temperatura de trabajo, su química y su modo de fallo específico. Usar el lubricante equivocado en cualquiera de estos puntos puede parar la producción en horas o destruir el molde, cuyo coste puede superar los 100.000 €.
Desmoldante a base de agua (WBR): el estándar de la fundición de aluminio
El desmoldante a base de agua (Water-Based Release Agent, WBR) es el producto más utilizado en la fundición a presión de aluminio a nivel mundial. Se presenta como un concentrado que se diluye en agua en proporciones de 1:50 a 1:200 según la complejidad de la pieza, la temperatura del molde y el ciclo de producción. Una ratio más alta (1:200) implica una película más fina — adecuada para moldes sencillos con buena temperatura. Una ratio más concentrada (1:50) se usa en geometrías complejas, correderas profundas o moldes con temperatura baja.
Mecanismo de funcionamiento del WBR — 4 fases
Spray de desmoldante diluido sobre el molde caliente (180–280 °C)
El spray automático de 2 componentes mezcla concentrado y agua en el cabezal de pulverización. La presión de spray es de 30–80 bar para garantizar penetración en geometrías complejas, correderas profundas y ángulos con salida mínima.
El agua evapora en microsegundos — efecto Leidenfrost
Al contactar la superficie del molde a más de 150 °C, el agua evapora formando una capa de vapor que separa el líquido de la superficie caliente (efecto Leidenfrost). La evaporación completa es la condición necesaria para que el agente activo se deposite correctamente. Si el molde está a menos de 150 °C, el agua no evapora del todo.
El agente activo forma una película seca sobre el acero H13
Una vez evaporada el agua, queda depositada la carga activa: cera (carnauba, polietileno), silicona (PDMS) o fluoropolímero. Esta película de 1–5 µm evita la adhesión del aluminio fundido inyectado a 680–720 °C sobre el acero del molde.
La pieza solidifica y el eyector la expulsa limpiamente
Si la película es correcta y uniforme, la pieza sale sin arrastrar material de molde, sin marcas de soldadura de aluminio y con la superficie libre de residuos. Si la película es insuficiente, el aluminio se adhiere al molde (soldering). Si es excesiva, el gas atrapado genera porosidad.
Componentes activos del WBR y su función
| Componente activo | Temperatura óptima | Propiedad principal | Limitación |
|---|---|---|---|
| Cera de carnauba | 180–220 °C | Separación mecánica, brillo superficial | Bajo punto de fusión — se degrada a >250 °C |
| Cera de polietileno | 200–260 °C | Separación, resistencia química | Menos eficaz que carnauba a baja temperatura |
| Silicona (PDMS) | 180–300 °C | Separación excepcional, bajo coeficiente de fricción | Incompatible con piezas a pintar o pegar |
| Fluoropolímero | 200–320 °C | Mayor temperatura de trabajo, mayor separación | Mayor coste. Regulación REACH en algunos compuestos |
Errores frecuentes con el WBR — y sus consecuencias
Temperatura de molde por debajo de 150 °C
El desmoldante no evapora completamente. El vapor de agua queda atrapado bajo el aluminio fundido durante la inyección. Resultado: porosidad por gas en la pieza. Detectable por radiografía X o en corte metalográfico.
Temperatura de molde por encima de 320 °C
El desmoldante se descompone antes de formar la película protectora. El agente activo se piroliza y deja residuos carbonizados (manchas negras) en la superficie del molde y de la pieza. La separación es incorrecta → soldering.
Exceso de desmoldante aplicado
El error más frecuente en producción. El operario aplica más desmoldante pensando que mejor separa. El exceso genera gas en la evaporación durante la inyección → porosidad severa → pieza de scrap. La cantidad óptima es la mínima que permite la extracción limpia.
pH fuera de rango 7,5–9,5
Por debajo de 7,5: el desmoldante ataca el acero H13 del molde por corrosión ácida. Por encima de 10: los residuos alcalinos se acumulan en la superficie de la pieza y en los canales de refrigeración del molde, obstruyéndolos.
Control de pH: análisis diario en producción continua
El pH del desmoldante diluido en el depósito del sistema de spray debe medirse diariamente con tiras de pH o pHmetro calibrado. El rango admisible es 7,5–9,5 para compatibilidad con el acero H13 del molde. La dureza del agua de dilución afecta directamente al pH — el agua muy dura (alta concentración de Ca²+) puede desestabilizar la emulsión del WBR y formar depósitos blancos en el molde.
Tipos de desmoldante: WBR, base disolvente y sin silicona
No todos los procesos de fundición a presión de aluminio usan el mismo tipo de desmoldante. La complejidad de la pieza, el destino final de la pieza (pintada, encolada, en bruto), los requisitos ambientales de la planta y el tipo de molde determinan qué formulación es la correcta.
Water-Based Release Agent (WBR)
Dilución
1:50 a 1:200
Temperatura de molde
150–320 °C en molde
Agentes activos
Ceras, siliconas, fluoropolímeros
Tendencia
Creciente — estándar de la industria
Ventaja
Bajo VOC, mayor seguridad, menor porosidad si se aplica bien
Limitación
No penetra bien en geometrías muy cerradas
Desmoldante con disolvente (solvent-based)
Dilución
Listo para usar o dilución leve
Temperatura de molde
Amplio rango
Agentes activos
Ceras en disolvente alifático o éster
Tendencia
Descendente — sustituido por WBR mejorado
Ventaja
Mayor penetración en geometrías complejas
Limitación
VOC alto, punto de inflamación bajo, riesgo de porosidad si no evapora
Desmoldante sin silicona (silicone-free)
Dilución
Según formulación
Temperatura de molde
150–300 °C en molde
Agentes activos
Ceras micronizadas, fluoropolímeros no siliconados, ésteres
Tendencia
Obligatorio en piezas de automoción pintadas
Ventaja
Permite pintura, pegado y lacado posterior sin inhibición
Limitación
Mayor coste, selección más limitada
Piezas de automoción pintadas: desmoldante sin silicona obligatorio
Los bastidores, carcasas de motor, tapas de válvulas y soportes estructurales de aluminio fundido que van a ser pintados o encolados en el proceso de fabricación del vehículo no pueden tener silicona residual en la superficie. La silicona (PDMS y sus fracciones de bajo peso molecular) inhibe la adhesión de pintura y adhesivo estructural del mismo modo que en el moldeo por inyección de plástico. El síntoma más frecuente: el recubrimiento de pintura falla sin razón aparente, la pieza supera el proceso de fosfatado y KTL pero la pintura de acabado no adhiere. Primer sospechoso: silicona en el desmoldante.
Lubricante de pistón: 900 °C, 0,02 mm de tolerancia y sin fallo permitido
El pistón de inyección (plunger) empuja el aluminio fundido a través de la manga (sleeve) de acero hasta el molde a presiones de 400–1.000 bar. La tolerancia entre el diámetro exterior del pistón y el diámetro interior de la manga es de 0,02–0,05 mm — con metal líquido a 680–720 °C fluyendo a su alrededor. La cara del pistón alcanza 300–400 °C durante la inyección. Cualquier aceite mineral convencional o grasa estándar se incinera instantáneamente a esa temperatura. Solo los lubricantes de alta temperatura específicos para pistón de fundición a presión resisten estas condiciones.
Grafito coloidal en agua: el estándar de la fundición a presión
La formulación más extendida en HPDC. El concentrado de grafito (5–15% en masa) se suspende en agua y se aplica por spray sobre la punta del pistón o por inmersión. Al evaporar el agua, el grafito queda depositado sobre el acero del pistón formando una película de lubricante sólido que resiste 900 °C en la cara del pistón durante la inyección.
Grasa de PTFE en base mineral: aplicación sin dilución
Para pistones con sistema de lubricación por presión directa (sin spray). El PTFE (politetrafluoroetileno) tiene un coeficiente de rozamiento muy bajo (0,04–0,08) y resiste temperaturas de hasta 260 °C de forma continua. Por encima de ese umbral, el PTFE comienza a descomponerse. Adecuado para máquinas de cámara fría con ciclos largos, no para fundición de alta velocidad.
Lubricante sintético sin grafito: para electrónica y conectores
Las piezas fundidas para conectores eléctricos, módulos de control electrónico (ECU) y componentes de electrónica de potencia no pueden tener trazas de grafito — el grafito es conductor eléctrico y puede crear cortocircuitos en el interior de la pieza. Los lubricantes de pistón sin grafito usan sales metálicas orgánicas o ésteres de alta temperatura como lubricante sólido.
Frecuencia de aplicación: nunca saltarse un ciclo
El lubricante de pistón se aplica cada ciclo o cada 2–5 ciclos según la formulación y la velocidad de producción. Un solo ciclo sin lubricación puede provocar que el pistón se suelde a la manga por difusión sólida a alta temperatura. La avería catastrófica implica la extracción de la manga, rectificado del cilindro o cambio completo de la unidad de inyección — parada de producción de 8–48 horas.
5–15%
Concentración de grafito en agua
Estándar para la mayoría de aplicaciones HPDC
0,02 mm
Tolerancia pistón–manga
La lubricación es la única barrera entre ambas superficies
400 °C
Temperatura máxima en la cara del pistón
El grafito resiste hasta 3.000 °C en atmósfera inerte
Por qué el grafito coloidal funciona a 900 °C
El grafito (carbono en estructura laminar hexagonal) tiene un punto de fusión de 3.652 °C y un coeficiente de rozamiento de 0,1–0,2 en ambiente con humedad. Su estructura de capas apiladas permite el deslizamiento laminar — las capas se deslizan entre sí bajo carga sin disipación de calor excesiva. En la cara del pistón, a 300–400 °C, el grafito no se funde, no se incinera (en ausencia de exceso de oxígeno) y mantiene su función lubricante. El agua de la suspensión actúa además como refrigerante del pistón durante los primeros milisegundos del ciclo.
Lubricación de correderas: grasa de alta temperatura o rotura del molde
Las correderas (slides) son los elementos móviles del molde que forman las geometrías laterales de la pieza: agujeros pasantes, roscas, nervios laterales y perfiles con ángulo de salida negativo. Deben deslizarse con precisión bajo la carga de cierre y la presión de inyección, a temperatura de 180–250 °C durante miles de ciclos. La grasa inadecuada no solo genera desgaste — puede agarrar la corredera y destruir el molde en segundos.
Grasa Ca-sulfonato complejo NLGI 1–2: dropping point >300 °C
Las correderas de molde trabajan a temperatura de 180–250 °C con carga axial durante el cierre y la inyección. La grasa de Ca-sulfonato complejo tiene un dropping point superior a 300 °C (frente a los 180 °C del litio estándar) y una excelente resistencia al lavado por agua del desmoldante pulverizado.
Grasa con MoS₂ o PTFE para correderas de alta carga
Cuando la presión de contacto en la guía de la corredera supera 200 MPa (correderas largas o con perfil estrecho), el lubricante sólido es imprescindible. El MoS₂ (disulfuro de molibdeno) forma capas de cizallamiento de baja energía sobre el acero templado de la guía. El PTFE tiene menor carga de trabajo pero mayor compatibilidad con aluminio.
Sistema centralizado: automatizar el engrase elimina el olvido
El error más frecuente en producción continua es saltarse el engrase manual de correderas durante cambios de turno o en producción nocturna sin supervisor. El sistema de engrase centralizado (progressive divider o pulse lubrication) distribuye grasa automáticamente cada N ciclos sin intervención del operario. El ROI se calcula en la primera corredera agarrada evitada.
Error crítico: grasa de litio estándar NLGI 2 (dropping point 180 °C)
En una corredera que trabaja a 200–250 °C, la grasa de litio estándar NLGI 2 (dropping point ≈ 180 °C) pierde su estructura de espesante, fluye fuera de la guía y deja la superficie sin lubricante. La corredera se agarra. Si el molde intenta cerrarse con la corredera trabada, el daño puede ser la fractura de la corredera o del bloque de molde — una reparación de días o semanas.
Comparativa de grasas para correderas de molde HPDC
| Tipo de grasa | Dropping point | Uso en corredera HPDC |
|---|---|---|
| Litio estándar NLGI 2 | ≈ 180 °C | NO APTO — colapsa a temperatura de corredera |
| Litio complejo NLGI 2 | 240–260 °C | Marginal — solo para correderas a baja temperatura |
| Ca-sulfonato complejo NLGI 1–2 | >300 °C | APTO — estándar recomendado para HPDC |
| Poliurea NLGI 2 | 260–280 °C | Aceptable si la temperatura de corredera no supera 250 °C |
Lubricación de eyectores: sin grasa, la pieza no sale
Los eyectores (pines de expulsión) son los pines de acero que empujan la pieza fundida fuera del molde una vez solidificada. Trabajan en el interior del molde a 200–280 °C con polvo de desmoldante acumulado en la guía del pin. Si el eyector no está correctamente lubricado, el pin se queda pegado en la guía — la pieza no sale, el molde intenta cerrarse sobre la pieza y el resultado es el daño de la pieza, el molde o ambos.
200–280 °C
Temperatura de trabajo del eyector
Los pines de expulsión trabajan en el interior del molde durante toda la fase de solidificación. La temperatura de la punta del eyector puede alcanzar 200–280 °C en producciones de ciclo corto.
NLGI 1–2
Consistencia de la grasa recomendada
La grasa de alta temperatura NLGI 1–2 fluye lo suficiente para alcanzar el extremo del eyector largo (>300 mm) pero tiene consistencia suficiente para no escapar por la holgura pistón-guía.
300 mm
Longitud crítica de eyector
En eyectores de más de 300 mm de longitud, verificar que la grasa aplicada en la parte posterior llega al extremo activo. Usar grasa de baja viscosidad de aceite base o aplicar desde ambos extremos si el diseño lo permite.
N ciclos
Intervalo de engrase automático
El sistema de engrase centralizado aplica una dosis de grasa al alojamiento del eyector cada N ciclos programados. La pauta la establece el fabricante del molde en función del diámetro del eyector y la temperatura del molde.
Marcas de eyector en la pieza: lubricación insuficiente o presión excesiva
Las marcas visibles del eyector en la superficie de la pieza (ejector marks) son una defecto de calidad que puede ser causa de rechazo según los requerimientos del cliente. Dos causas principales: presión de expulsión demasiado alta (el pin deja huella plástica en el aluminio semisólido) o lubricación insuficiente del eyector que obliga a aumentar la presión para extraer la pieza. Antes de aumentar la presión de expulsión, verificar el estado de la grasa en los eyectores y el estado superficial del pin (rugosidad, daños, aluminio adherido).
Lubricación de la máquina de fundición: toggle, sistema hidráulico y guías
Más allá del molde, la propia máquina de fundición a presión tiene sus propios sistemas de lubricación. El mecanismo de cierre toggle (rodillera), el sistema hidráulico de la prensa y las guías de la máquina requieren lubricantes especificados por el fabricante de la máquina (Bühler, Idra, Frech, Colosio). Un fallo de lubricación en estos sistemas no produce scrap — produce la parada de la máquina.
Sistema hidráulico de la prensa
Lubricante: Aceite hidráulico HLP VG 46–68 (ISO 11158)
Especificación: ISO VG 46 para máquinas hasta 2.000 t. VG 68 para grandes instalaciones >2.000 t.
Intervalo: Análisis anual. Cambio cada 4.000–6.000 h según análisis.
Mecanismo toggle (rodillera de cierre)
Lubricante: Grasa EP NLGI 2 (litio complejo o Ca-sulfonato)
Especificación: EP (Extreme Pressure) por las cargas de cierre elevadas. Sistema automático de pulsos.
Intervalo: Sistema automático cada N ciclos o mantenimiento semanal manual.
Guías de la máquina (columnas y guías rectangulares)
Lubricante: Aceite de guías VG 68–100 con adhesividad (tackifier)
Especificación: Aceite de guías con stick-slip protection para guías rectangulares de alta carga.
Intervalo: Automático por sistema de lubricación centralizado. Verificar diariamente.
Aceite hidráulico biodegradable
Lubricante: HEES (Hydraulic Environmental Ester Synthetic) VG 46
Especificación: Para clientes con certificación ISO 14001 o exigencias ambientales contractuales. Miscible con HLP en caso de mezcla accidental.
Intervalo: Cambio más frecuente — menor estabilidad oxidativa que HLP. Análisis cada 2.000 h.
Calidad de la pieza y su relación con la lubricación
Los defectos de calidad en piezas de fundición a presión tienen múltiples causas, pero los lubricantes están en el origen de cuatro de los defectos más frecuentes y costosos. El diagnóstico correcto evita modificar parámetros de máquina cuando el problema real está en la lubricación.
Porosidad por gas
Scrap directoCausa lubricante
Desmoldante en exceso o mal evaporado. Lubricante de pistón con VOC alto o aplicado en exceso.
Diagnóstico
Radiografía X o corte metalográfico. Sección de la pieza: cavidades esféricas dispersas.
Solución
Reducir dilución del WBR. Verificar temperatura del molde. Reducir dosis de lubricante de pistón.
Soldadura de aluminio (soldering)
Scrap directoCausa lubricante
Desmoldante insuficiente o degradado. Temperatura de molde fuera de rango. Film de desmoldante no formado.
Diagnóstico
Aluminio adherido al acero del molde. La pieza no sale limpiamente — superficie rugosa y desgarros.
Solución
Limpiar el molde con decapante. Revisar sistema de spray: presión, boquillas, ratio de dilución.
Manchas en la pieza (staining)
Causa lubricante
Residuos de desmoldante quemado. Temperatura de molde demasiado alta o desmoldante con bajo punto de degradación.
Diagnóstico
Manchas oscuras o iridiscentes en la superficie de la pieza, en las zonas de mayor temperatura del molde.
Solución
Reducir temperatura del molde. Cambiar a desmoldante con mayor temperatura de degradación.
Fallo de adhesión de pintura
Scrap directoCausa lubricante
Silicona en el desmoldante. Contamina la superficie de la pieza inhibiendo la adhesión del recubrimiento.
Diagnóstico
El recubrimiento falla en la prueba de cuadrícula (ISO 2409) sin razón aparente. Análisis GC-MS de superficie confirma silicona.
Solución
Cambiar a desmoldante silicone-free. Revisar todos los lubricantes en contacto con la pieza.
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Tabla resumen: puntos de lubricación en fundición a presión de aluminio (HPDC)
| Punto de lubricación | Lubricante | Temperatura trabajo | Especificación clave | Intervalo |
|---|---|---|---|---|
| Desmoldante de molde | WBR concentrado (1:50–1:200) | 150–320 °C (molde) | pH 7,5–9,5 · ceras/silicona/fluoro | Cada ciclo (spray automático) |
| Lubricante de pistón | Grafito coloidal 5–15% en agua | 300–400 °C (cara pistón) | Sin grafito si pieza eléctrica | Cada 1–5 ciclos |
| Correderas del molde | Grasa Ca-sulfonato NLGI 1–2 | 180–250 °C | Dropping point >300 °C · EP | Cada N ciclos (centralizado) |
| Eyectores (pines de expulsión) | Grasa alta temperatura NLGI 1–2 | 200–280 °C | Dropping point >280 °C | Cada N ciclos o MP diario |
| Toggle (rodillera de cierre) | Grasa EP NLGI 2 | Temperatura ambiente | EP · litio complejo o Ca-sulfonato | Automático semanal |
| Sistema hidráulico prensa | Aceite HLP VG 46–68 | 40–70 °C (aceite en circulación) | ISO 11158 HLP | Análisis anual · cambio 4.000–6.000 h |
| Guías de la máquina | Aceite de guías VG 68–100 | Temperatura ambiente | Tackifier · stick-slip protection | Centralizado continuo |
Conclusión: el lubricante en HPDC es parte del proceso, no del mantenimiento
En la fundición a presión de aluminio, cada lubricante tiene un papel funcional directo en la calidad de la pieza producida. El desmoldante determina si la pieza sale sin porosidad y sin soldadura de aluminio. El lubricante de pistón determina si la unidad de inyección sobrevive más de un turno. La grasa de correderas determina si el molde opera miles de ciclos sin avería o se agarra en la primera semana de producción.
Los errores de lubricación en HPDC son sistemáticamente atribuidos a parámetros de máquina — velocidad de inyección, temperatura del metal, punto de disparo — cuando el origen real es la selección o la aplicación incorrecta del lubricante. Un análisis de defectos que no incluye la revisión del sistema de lubricación está incompleto.
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