2. Procesos de Fundición en Arena
Ingeniería de Procesos de
Conformado con Conservación de
Materiales
A. Gómez-Parra
BLOQUE 4
Dpto. Ingeniería Mecánica y Diseño Industrial
Área: Ingeniería de los Procesos de Fabricación
Universidad de Cádiz
Escuela Superior de Ingeniería
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A. Gómez-Parra
Índice
• Técnicas de Moldeo en Arena • Arenas y Mezclas para el Moldeo de Piezas
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de Ingeniería
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Clasificación de Procesos
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MOLDE NO METÁLICO
MODELO RECUPERABLE
MOLDE DESECHABLE O
PEREDIDO
MOLDE METÁLICO
MOLDEO EN ARENA
MOLDEO EN CÁSCARA
MOLDEO EN YESO
MOLDEO EN CERÁMICA
SHAW
UNICAST
CO2
CERA PERDIDA
EN COQUILLA POR GRAVEDAD
EN COQUILLA POR PRESIÓN
EN COQUILLA POR CENTRÍFUGA
EVAPORATIVO
El proceso de colada mediante molde perdido de arena se basa en la obtención de unacavidad que reproduce la forma exterior de la pieza a fundir, consiguiéndose mediante lacompresión de arena de moldeo sobre el modelo, que posteriormente será retirada
Introducción
Escuela Superior
de Ingeniería
A. Gómez-Parra
A. Gómez-Parra
Tipos de Sistema de Distribución de la Colada
Escuela Superior
de Ingeniería
TÉCNICAS DE MOLDEO
EN ARENA
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Técnicas de Moldeo en Arena
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de Ingeniería
Moldeo al descubiertoMoldeo en fosaMoldeo sin cajaMoldeo en cajaMoldeo con TerrajasMoldeo con Armaduras
MANUAL
A MÁQUINA
Moldeo al descubierto AutomatizadoCon máquinas de sacudida y compresiónCon máquinas de vibración y compresiónCon máquinas giratoriasCon máquinas de plataforma giratoriaCon máquinas de moldear por proyección centrífuga
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Tipos de Sistema de Distribución de la Colada
Escuela Superior
de Ingeniería
Moldeo al descubiertoMoldeo en fosaMoldeo sin cajaMoldeo en cajaMoldeo con TerrajasMoldeo con Armaduras
MANUAL
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Moldeo al Descubierto
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• Piezas planas, no muy delgadas, bajos requerimientos• Sobre el suelo (lecho de arena)• Sin cajas• Vientos (evacuación de los gases)• Elementos de Partida para otro tipo de Proceso
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Moldeo en Fosa
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• Se requiere una adecuada preparación del suelo para obtener una superficie horizontal
• La fosa actúa como la base de la caja. Los lados son de ladrillo y el fondo de carbón con tubos de ventilación (para resistir las presiones)
• Supone un ahorro económico respecto a los moldes
• En general, piezas de gran tamaño
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Moldeo Sin Caja
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• Moldeo en serie de piezas pequeñas• Moldeo en verde• Cajas de moldeo articuladas con gran salida• Sobre placa• Economía material y mano de obra
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Moldeo Sin Caja
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http://www.youtube.com/watch?v=1x3uJ-KSyjY
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Moldeo Con Caja – Sin Machos
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Piezas sencillas con superficie plana como junta horizontal
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Moldeo Con Caja – Con Machos
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Modelo diferente a la pieza (portadas)
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Moldeo Con Caja
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http://www.youtube.com/watch?v=Yk1JOYzwRP4
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Moldeo Con Terraja
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• Generalmente De Revolución• Modelos de Grandes Superficies
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Tipos de Sistema de Distribución de la Colada
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A MÁQUINA
Moldeo al Descubierto AutomatizadoCon Máquinas de Sacudida y CompresiónCon Máquinas GiratoriasCon Máquinas de Plataforma GiratoriaCon Máquinas de Moldear por Proyección CentrífugaMaquinada de Moldear por Prototipado Rápido
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Moldeo al Descubierto Automatizado
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• Automatización del Proceso
https://www.youtube.com/watch?v=tnUPWxGAURw
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Moldeo con máquinas de Sacudida y Compresión
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• Número de sacudidas variable con la dificultad de llenado• El más extendido
JOLT-SQUEEZE MOULDING MACHINE
1º Relleno y Sacudidas 2º Compresión 3º Desmoldeo
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Moldeo con máquinas de Sacudida y Compresión
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• Máquina de moldear por sacudida ycompresión con brazos para sostener laplaca modelos de dos caras y las dosmedias cajas
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Moldeo con máquinas de Sacudida y Compresión
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https://www.youtube.com/watch?v=BW7NupDyyKE
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Moldeo Con Máquinas Giratorias
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• Modelos Complicados• Machos Profundos• Los Brazos Giran 180º
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Moldeo Con Máquinas Giratorias
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https://www.youtube.com/watch?v=_rH-FSg2z8Q
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Moldeo Prototipado Rápido
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https://www.youtube.com/watch?v=SgrGhJ5u5oM
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Moldeo Prototipado Rápido
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https://www.youtube.com/watch?v=Z8MaVaqNr3U
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ARENAS Y MEZCLAS
PARA EL MOLDEO
DE PIEZAS
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Generalidades de la Fundición en Molde de Arena
Ventajas
• Amplia variedad de tamaños
• Geometrías complejas
• Válido para cualquier aleación
• Inversión en equipos reducida
• Rápido y flexible para seriescortas o prototipos y paragrandes series de producción
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Inconvenientes• Tolerancia dimensional amplia
• Aspecto y calidad superficial pobre
• Piezas con resistencia mecánica nomejorada
• Cierta probabilidad de defectos
• Mano de obra cualificada yespecializada
• Cadencias de producción bajas, según.
• Almacenaje de modelos limitado(debido a la humedad entre otros)
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Generalidades de la Fundición en Molde de Arena
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• Plasticidad (en húmedo, reproducir los detalles)
• Cohesión y resistencia (conservar la forma)
• Refractariedad (soportar altas temp. sin fundir ni vitrificar la superficie)
• Conductividad Térmica (velocidad de enfriamiento del metal)
• Permeabilidad (evacuación de gases, vapor de agua, aire del molde)
• Deformabilidad (comprimiéndose por la contracción al enfriarse)
• Disgregabilidad (fácil extracción y pulimento de la pieza)
• Economía (bajo coste)
Cualidades de los Moldes
Lo verifican las arenas de fundición:
- granos de sílice (SiO2)
- arcilla (2SiO2·Al2O3·2H2O)
- humedad
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Clasificación de las Arenas
Clasificación de las Arenas
Según Origen
Naturales
Sintéticas
Según Humedad
Verdes
Secas
Según Aplicación
Revestimiento
Relleno
Según Utilización
Para Moldes
Para Machos
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Clasificación de las Arenas
Arenas Naturales
• Son arenas extraídas directamentede la naturaleza. Como suscomponentes no estánuniformemente distribuidos,tienen que sufrir un tratamientoprevio a su uso.
Arenas Sintéticas o Artificiales
• Son arenas configuradas previouso. Se mezclan los porcentajesadecuados de sílice y arcilla asícomo otros aglomerantes.
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grasa >18 % arcillasemigrasa 8-18 % "magra 5-8 % "silícea <5 % "
Artificiales o sintéticas (sílice pura + aglomerantes)
Según Origen
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Aglomerantes
Sustancias que mezcladas con la arena comunican plasticidad y cohesión, recubriendo conuna fina capa a los granos de sílice
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• Inorgánicos de tipo arcilloso
– arcillas - mineral de red estructural muy compleja, grupo silicatos,
- plástico al absorber agua lo comunica a la arena.
– bentonita - mayor capacidad de absorción (hasta 16 veces su vol.).
- mayor poder aglutinante (2-7 veces el de la arcilla).
• Inorgánicos cementosos
– cemento portland - se endurece por el fraguado sin estufarlo.
– silicato sódico - se descompone y forma carbonato y sílice coloidal con el
CO2 del aire ( SiO3Na2 + CO2 CO3Na2 + SiO2 (coloidal) ).
Baja refractariedad.
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Aglomerantes
Sustancias que mezcladas con la arena comunican plasticidad y cohesión, recubriendo conuna fina capa a los granos de sílice
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• Orgánicos
– Aglomerantes para (cohesión en verde):
– dextrina (sustancias amiláceas almidón de patata o cereales),
– almidón + acción hidrolítica de ácidosmoléculas más sencillas
(dextrinas y azúcares), la dextrina se hincha,
harina, almidón, dextrinas, melazas.
– aglomerantes (resistencia después del secado):
sustancias que se endurecen por la polimerización en frío o en caliente en
presencia de catalizadores
– aceites (linaza, algodón)
– resinas sintéticas (fenol-formol, urea-formol)
– resinas naturales (pez, alquitrán)
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Clasificación de las Arenas
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Verde: humedad (la mínima posible), piezas pequeñas, economía.
Seca: calentada en estufas, grandes piezas o formas complicadas.
Vieja: del desmoldeo de piezas fundidas se regenera.
De moldeo: contacto con el modelo (nueva o regenerada).
De relleno: envuelve a la de moldeo y rellena el resto (usada).
Para machos: extrasilícea, granos redondos y homogéneos,
aglomerantes especiales.
POR EL ESTADO O USO A QUE SE DESTINAN
Según Humedad
Según Aplicación
Según Utilización
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Negros Barnices de Fundición
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Negro mineral o de mezcla:– Polvo de hulla– Pulverizado,– Productos de su combustión impiden contacto entre metal y arena– Influye su finura
Negro de estufa:– Suspensión fluida de grafito, negro vegetal, arcilla refractaria y agua.– Barnizar superficies de moldes y machos, antes de someterlo a secado.
Grafito– En polvo sobre la superficie del molde verde.– En sustitución del grafito se puede emplear el negro mineral.
UTILIZACIÓN: fundición de hierro, cobre y bronce. Para el acero barnices de harina desílice con aglutinantes arcillosos ( 3% bentonita).
Compensar la dilatación de la arena, y crear una capa aislante entre arena del molde y metalliquido, a fin de impedir el contacto entre el metal y la arena.
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Materiales para Piezas de Fundición
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de Ingeniería
https://www.youtube.com/watch?v=BPM3PVSUlms
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Bibliografía
• Lasheras, JM. “Tecnología mecánica y metrotécnia, vol 1”. Ed. Donostiarra, 1996.
• Kalpakjian, S. “Manufactura, Ingeniería y Tecnología”. Ed. Pearson, 2002.• William D. Callister. “Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales”.
Ed Reverte, 1996• Joaquín López Rodríguez. “Fundamentos de Conformación por Deformación
Plástica”. Universidad Politécnica de Cartagena. 2011• Miguel Ángel Sebastián Pérez. ”Fundamentos y Análisis de Procesos de
Conformado por Deformación Plástica” Departamento de Ingeniería de Construcción y Fabricación-UNED
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