1) Fundicin:

Definicin:

La fundicin o fusin es un cambio de estado de la materia, en donde

esta pasa de un estado slido a un estado lquido producto del calor que

esta absorbe; un slido al calentarse transfiere calor y energa a los tomos

del material los cuales adquieren energa libre y vibran constantemente

aumentando la temperatura y separndose uno de los otros hasta que el

material ya no conserva su forma slida caracterstica sino que empieza

encontrar un estado ms lquido producto de la separacin de los atomos y a

la perdida de uniformidad del material.

2) La fundicin en arena como un proceso de fabricacin:

Como un proceso de fabricacin, este aunque es limitado para

determinado tipo de piezas que requieren ms exactitud y precisin en su

diseo, es uno de los procesos ms comunes de fabricacin, tanto por lo

sencillo que es su concepto as como la accesibilidad que este brinda.

La fundicin en arena est limitada para cierto tipo de materiales como

por ejemplo el plstico, pero si esta al cien por ciento disponible para los

metales, pero esto no lleva a preguntarnos, si es un proceso menos preciso y

un tanto ms rudimentario en que nos es de utilidad?; nos puede ayudar

desde el punto de vista que podemos seleccionar tanto el tipo de metal o

aleacin que vamos a utilizar como la modificacin de sus propiedades antes

de emplear ducho metal, adems de esto nos brinda ventajas como la

posibilidad de obtencin de piezas de hasta menos de 3mm de grosor de

acero y la utilizacin de una muy grande cantidad de metales y aleaciones,

casi el cien por ciento del metal usado es reciclable y es, adems muy

econmico de implementar y deja piezas sin tensiones residuales; pero,

como se dijo al principio, este tipo de proceso de fabricacin posee ciertas

restricciones que quedan evidenciadas por ejemplo al notar que no es un

proceso muy recomendado para piezas de gran tamao debido a la

geometra tan compleja que esto conllevara.

3) Procedimiento bsico para la fundicin con arena:

Generalmente se siguen los siguientes pasos, a no ser que se desee

realizar la fabricacin de un tipo en especial de piezas; se sigue el siguiente

procedimiento de manera general:

Primer paso:

Una vez preparada arena de fundicin, se colocan los modelos

partidos en dos, se compacta la arena, se invierte la caja inferior del molde y

se ponen las otras mitades de los modelos y el par superior de la caja de

moldeo.

Segundo paso:

Nuevamente colocamos arena de contacto y se llena la segunda caja

siguiendo el mismo procedimiento. Se funde el metal a usar para la fundicin

en un crisol en un horno de donde sacaremos el material a utilizar en estado

lquido.

Tercer paso:

Una vez fundido el metal se vierte en los moldes, acto seguido se deja

que el material se solidifique y enfrie siguiendo los estndares de

enfriamiento conocidos gracias a la ciencia de los materiales y metalurgia, la

cual nos dice que el material dependiendo del tiempo de enfriamiento y de

donde se enfrie obtendr propiedades diferentes y gracias a esto es que

podremos entonces valernos de ese conocimiento para obtener el metal que

deseemos, ya sea perlita, ferrita, cementita, martensita, entre otros. luego de

considerar todo esto, solidificado y enfriado el material se desmolda, se

limpia la moldura, se separan las partes y se dan los acabados requeridos a

las piezas y materiales obtenidas.

Cuarto paso:

Por ltimo, dependiendo del tipo de uso de las piezas que han sido

fabricadas o der nivel de perfeccionamiento que se desea lograr, pueden

aplicarse tratamientos trmicos para recuperar las propiedades de los

materiales. Los tratamientos trmicos son el conjunto de operaciones de

calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura,

tiempo de permanencia, velocidad, presin, de los metales o las aleaciones

en estado slido, con el fin de mejorar las propiedades mecnicas de los

materiales, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad.

Los materiales a los que se aplica el tratamiento trmico son,

bsicamente, el acero y la fundicin, formados por hierro y carbono. Tambin

se aplican tratamientos trmicos diversos a los cermicos.

Tambin pueden realizarse tests de dureza a las piezas obtenidas en

base al uso que estas podran tener.

4) Factores a considerar antes y despus del proceso de fundicin con

arena:

a) Diseo del modelo:

Este modelo o molde es en si la representacin aproximada de la

pieza que se desea realizar, los materiales de los que pueden estar hechos

son muy variados y van desde plstico hasta madera y cristal; su trabajo es

formar la cantidad interna del molde con la mxima precisin posible; el

modelo ha de ser ligeramente un poco ms grande que la pieza a fabricar,

esto se hace debido a que la arena tiende a contraerse un poco cuando est

sometida a temperaturas tan altas y un calor tan fuerte, la contraccin de la

arena depender del metal usado para la fundicin.

Hay que tener mucha precaucin al momento de extraer los moldes de

la arena porque podran deshacerla y arruinar todo el trabajo hecho hasta

ese momento, por lo tanto, existe la tarea laboriosa de considerar como

estarn distribuidas las dimensiones de las piezas y sus respectivos ngulos,

adems de todo esto la arena ha de ser bien compactada con el motivo de

aumentar la permeabilidad de la arena.

Los moldes pueden servir una vez o varias veces. En el primer caso

se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizan varias

veces, se les conoce como moldes permanentes. Si los modelos se

destruyen al elaborar la pieza, se dice que stos son disponibles o

desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama

removibles.

Uno de los materiales ms utilizados para la fabricacin de moldes

temporales es la arena slica o arena verde (por el color cuando est

hmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con

arena hmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.

Otros tipos de moldes muy usados son:

Moldes de capa seca:

Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde,

con excepcin de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se

coloca arena con un compuesto que al secar hace ms dura a la arena, este

compuesto puede ser almidn, linaza, agua de melaza, etc. El material que

sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y

posteriormente secado con una antorcha.

Moldes con arena seca:

Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde comn,

pero se mezcla un aditivo como el que se utiliza en el moldeo anterior, el que

endurece a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser cocidos en un

horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de

fundicin, como las que se muestran ms adelante. Estos moldes tienen

mayor resistencia a los golpes y soportan bien las turbulencias del metal al

colarse en el molde.

Moldes de arcilla

Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con

materiales cermicos, son utilizados para la fundicin de piezas grandes y

algunas veces son reforzados con cajas de hierro. Estos moldes requieren

mucho tiempo para su fabricacin y no son muy utilizados.

Moldes furnicos:

Este proceso es bueno para la fabricacin de moldes o corazones de

arena. Estn fabricados con arena seca de grano agudo mezclado con cido

fosfrico, el cual acta como acelerador en el endurecimiento, al agregarse a

la mezcla una resina llamada furnica. Con esta mezcla de cido, arcilla y

resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal

fundido.

Moldes de CO2:

En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio

para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el

molde se inyecta bixido de carbono a presin con lo que reacciona el

silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza adecuada

de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para

posteriormente ser cerrado y utilizado.

Tambin los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el

que se fabrican.

Moldeo en banco:

Este tipo de moldeo es para trabajos pequeos y se fabrican en un

banco que se encuentre a la mano del trabajador.

Moldeo de piso:

Para piezas grandes en las que su manejo es difcil y no pueden ser

transportadas de un sitio a otro.

Moldeo en fosa:

Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su

alimentacin es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.

b) Partes de un molde de fundicin con arena:

Vasija de vaciado:

Es el lugar de entrada del metal fundido al molde.

Bebedero:

Es el conducto por el cual baja el metal fundido para la alimentacin

del metal al molde.

Corredor alimentador:

Es la vasija inferior que permite la entrada del material a la cavidad.

En algn caso se coloca un rebosadero antes del corredor alimentador para

que se atrape la escoria o partculas extraas del metal fundido.

Rebosaderos:

Son espacios que pueden ser ciegos o abiertos y que sirven para

permitir que la escoria del material fundido flote y sea atrapada. Tambin

sirven para conocer si el material llen en su totalidad la cavidad del molde.

c) Las tolerancias:

Tolerancias en los modelos:

En el diseo de los modelos que se utilizan para construir un molde es

necesario tener en consideracin varias tolerancias.

Tolerancia para la contraccin:

Se debe tener en consideracin que un material al enfriarse se contrae

dependiendo del tipo de metal que se est utilizando, por lo que los modelos

debern ser ms grandes que las medidas finales que se esperan obtener.

Tolerancia para la extraccin:

Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario

agrandar las superficies por las que se deslizar, al fabricar estas superficies

se deben considerar en sus dimensiones la holgura por extraccin.

Tolerancia por acabado:

Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algn trabajo de

acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o

quitando algn material de las piezas producidas por lo que se debe

considerar en el modelo esta rebaja de material.

Tolerancia de distorsin:

Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento tambin

es irregular y por ello su contraccin es irregular generando la distorsin de

la pieza, estos efectos debern ser tomados en consideracin en el diseo

de los modelos.

Golpeteo:

En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extrados de

los moldes, accin que genera la modificacin de las dimensiones finales de

las piezas obtenidas, estas pequeas modificaciones deben ser tomadas en

consideracin en la fabricacin de los modelos.

d) Seleccin de la arena:

La arena a utilizar ha de ser una arena especial con muy buenas

propiedades a elevadas temperaturas, que proporcione una alta resistencia a

la penetracin del metal lquido, y que permita un enfriamiento rpido de la

pieza que se est fabricando.

La fundicin en arena se hace con tres tipos principales de arena de

moldeo. Estas arenas son: la arena hmeda o colada, arena de aceite

templado y arena de machos. Cada una de estas tres arenas utiliza un

aglutinante. Los agentes aglutinantes son los siguientes: la arcilla, el aceite,

el silicato de sodio y el aglutinante cocido. La frmula ms simple de arena

de fundicin para aficionados es la de arena hmeda mezclada con arcilla.

Algunas de las arenas ms usadas y ofrecidas por muchas empresas

especializadas en la produccin y comercializacin de esta arena son:

Arena de Olivino:

La arena de Olivino es una arena especial para la fabricacin de

moldes y machos en la industria de la fundicin. Su carcter bsico la hace

adecuada en la fabricacin de piezas fundidas de acero al manganeso,

comparativamente con la arena de slice es menos reactiva con el xido de

manganeso. La dilatacin trmica de la arena de olivino es menor que la de

la arena de slice y tiene una alta resistencia al choque trmico, con lo que se

reducen tambin los problemas derivados de la expansin de la arena. El

tamao granulomtrico para la fabricacin de moldes es de 50-60 AFA y la

composicin tpica expresada en xidos es MgO: 48%, SiO2: 41% y Fe2O3:

8%.

El Olivino en grano de 2 a 6 mm se emplea en la industria siderrgica

para el taponado de hornos de sangrado lateral, EBT y OBT. Los valores de

SiO2 que tiene la arena no es slice libre, se encuentra combinada como

ortosilicato de magnesio (Mg2SiO4) por lo que su aporte de Silicio a la

colada es residual.

El Olivino 100 120 AFA se utilizada en la industria del refractario como

materia prima en la fabricacin de masas gunitables para aplicacin en la

industria siderrgica.

Volver al menu

Arena de Circonio:

La arena de Circonio presenta excelentes propiedades refractarias,

baja dilatacin trmica y elevada conductividad trmica. Su composicin es

Silicato de circonio (ZrSiO4) y tiene una densidad aparente aproximada de

2,7 gr/c.c.. Se emplea en la fabricacin de machos y moldes sometidos a

altas temperaturas como es el caso de piezas de acero y piezas masivas de

fundicin. Las propiedades de la arena de circonio permiten reducir o

eliminar el veining, evitar las reacciones metal/molde y aumentar la velocidad

de enfriamiento.

Volver al menu

Arena Cerabeads:

La cerabeads es una arena sinttica cuya composicin es Silicato de

almina (3Al2O32SiO2), presenta excelentes propiedades refractarias, una

alta permeabilidad y dilatacin trmica similar a la arena de circonio. El

tamao es de 65 AFA, tiene una densidad aparente de 1,7 gr/c.c. y la forma

de sus granos es redondeada, lo cual, le confiere una alta fluidez. La arena

cerabeads es compatible con todos los procesos qumicos de

confeccionamiento y muy es apropiada para piezas de acero aleado o

machos sometidos a altas solicitaciones trmicas como por ejemplo pasos de

aceite en motores de combustin.

Arena de Bauxita:

La arena de Bauxita es un producto obtenido por fusin y que contiene

aproximadamente un 75% de Al2O3. Esta arena sinttica presenta

excelentes propiedades refractarias, una alta permeabilidad y dilatacin

trmica similar a la arena de cromita. Se presenta en diferentes tamaos

siendo el ms habitual el de 65 AFA y tiene una densidad aparente de 2

gr/c.c. La arena de Bauxita se puede utilizar como sustituto de la arena de

circonio y gracias a sus propiedades magnticas es posible su separacin de

la arena de slice. Otra importante caracterstica de la arena de bauxita son

las altas resistencias mecnicas que se obtienen en los moldes, hecho

constatado en los procesos de Caja Fra, Caja caliente y sistema furnico

autofraguante.

5) Normativa a seguir:

La seguridad es uno de los factores ms importantes a considerar

durante el proceso de manufactura o fabricacin de una pieza, y en s, de

toda la vida laboral industrial, en Venezuela los organismos competentes

para velar por la seguridad industrial de los trabajadores y trabajadoras y del

correcto cumplimiento de las normativas correspondientes son:

Ministerio del Poder Popular para el trabajo

Instituto Venezolano de los Seguros Sociales (IVSS)

Instituto Nacional de Prevencin, Salud y Seguridad Laborales

(INPSASEL).

Ministerio del Poder Popular de la Salud

Instituto Nacional de Cooperacin Educativa (INCE) ahora se

denomina: INCES.

A dems de esto, en Venezuela se han de seguir una serie de normas

conocidas como Normas COVENIN las cuales tocan el tema de la

seguridad industrial y de cmo esta ha de ser aplicada de manera correcta

en la industria Venezolana para obtener un sistema y un ambiente seguro de

trabajo, estas normativas expresan textualmente ser una gua que ayude a

las organizaciones a establecer y desarrollar dicho sistema de forma que se

integre dentro de la gestin de la organizacin, a fin de:

Evitar o minimizar los riesgos a los trabajadores.

Mejorar el funcionamiento de las organizaciones

Ayudar a las organizaciones al mejoramiento continuo de sus sistemas de

gestin.

Las normas COVENIN a seguir de higiene y seguridad industrial

durante un proceso de fundicin cualquiera y que son aplicables en todo el

mundo laboral sin importar si se trata de un ente pblico o privado, o en este

caso en la fundicin con arena podran aplicarse las siguientes:

COVENIN 4004:2000 : Sistemas de gestin para la seguridad e higiene

ocupacional (SGSHO), gua para su implantacin.

COVENIN-ISO 8402:1995 : Gestin de la calidad y aseguramiento de la

calidad. Vocabulario.

COVENIN-ISO 9001:1995 : Sistemas de calidad. Modelo para el

aseguramiento de la calidad en el diseo, el desarrollo, la produccin, la

instalacin y el servicio posventa.

Otras normas de seguridad a seguir son las siguientes:

UNE 81901 EX:1997 : Prevencin de riesgos laborales. Reglas generales

para la elaboracin de los sistemas de gestin de riesgos laborales

(S.G.P.R.L.). Proceso de auditora.

UNE 81902 EX:1997 : Prevencin de riesgos laborales. Vocabulario.

Por supuesto, se deben considerar las normas a aplicarse pero de

igual forma han de realizarse las evaluaciones de riesgo correspondientes al

rea de trabajo para determinar los posibles riesgos y momentos del proceso

en donde el trabajador se vea ms expuesto ante el peligro para poder

realizar un anlisis y determinar cules seran las medidas a seguir para si es

posible eliminar o reducir lo ms posible el riesgo existente, esto se conoce

como una evaluacin de riesgos.

Evaluacin de riesgos:

Definicin:

Se define como el proceso mediante el cual se obtiene informacin

necesaria para que la organizacin est en condiciones de tomar una

decisin apropiada sobre la oportunidad de adoptar acciones preventivas y,

en tal caso, sobre el tipo de acciones que deben adoptarse.

Se han de tomar en cuenta que es sumamente importante la

aplicacin de una gestin de riesgos, la cual no es ms que la aplicacin

sistemtica de polticas, procedimientos y prcticas de gestin para analizar,

valorar y evaluar los riesgos.

Se ha de realizar tambin una Identificacin de peligros, primero para

reconocer que existe y segundo para definir sus caractersticas.

Todo lo anterior mostrado se ha estudiado de manera laboriosa

durante aos y aos de anlisis de los diferentes campos de trabajo y las

diferentes condiciones que estos proveen para el trabajador, logrando as

identificar factores importantes como por ejemplo, cual labor es ms riesgosa

que otra y dependiendo de esto se puede determinar cul es o no es

personal de riesgo en el campo de trabajo dependiendo de la actividad que

este desempee, ya sea una empresa, compaa, entre otros, y por supuesto

permitindonos aplicar los principios de higiene y seguridad industrial.

Tomando en cuenta que un logro como este significara tambin el

desarrollo de ciencias como la ergonoma, la cual aplicndola nos deja

entonces acondicionar el campo de trabajo para la comodidad y seguridad

del trabajador, impidiendo gracias a todo lo nombrado lo que son las

enfermedades laborales y accidentes laborales.

Repblica Bolivariana de Venezuela.

Ministerio del Poder Popular Para la Defensa.

Universidad Nacional Experimental Politcnica de la Fuerza Armada.

Seccin 01D Ingeniera Mecnica.

Procesos de fabricacin I.

Ncleo Monagas Aragua de Maturn.

Proceso de fundicin

con arena:

Profesor: Bachilleres:

ING. Fanny Miranda. Rivas Jos.

Laverde Jos.

Cerezo Cesar.

Mario Jos.

Aragua de Maturn, marzo de 2015.

Introduccin

La Fundicin de metales es el proceso de fabricacin de piezas

mediante el colado del material derretido en un molde. Los mismos que son

elaborados en arena y arcilla debido a la abundancia de este material y

tambin a la resistencia que tiene al calor, permitiendo adems que los

gases se liberen al ambiente y que el metal no.

La fundicin en arena es el proceso ms utilizado en la industria de la

fundicin, la produccin por medio de este mtodo representa la mayor parte

del tonelaje total de fundicin. Casi todas las aleaciones pueden fundirse en

arena, de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para

metales con altas temperaturas de fusin, como son el acero, el nquel y el

titanio. Su versatilidad permite fundir partes muy pequeas o muy grandes en

cantidades de produccin que van desde una pieza a millones de stas.

La fundicin en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde

de arena, dejarlo solidificar y romper despus el molde para remover la

fundicin. Posteriormente, la fundicin pasa por un proceso de limpieza e

inspeccin.

La fundicin en arena requiere un patrn o modelo al tamao de la

parte, ligeramente agrandado, tomando en consideracin la contraccin y las

tolerancias para el maquinado de la pieza final.

Conclusin

En las fundiciones existen muchos peligros, los materiales utilizados

en los moldes de arena pueden crear slice cristalina. Los dispositivos de

corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo. Estas actividades

combinadas producen un ambiente ruidoso. Los trabajadores necesitan

buenas prcticas de trabajo, ventilacin adecuada y equipos de proteccin

personal.

La fundicin de metales es el proceso de fabricacin de piezas

mediante el colado del material derretido en un molde. El proceso tradicional

es la fundicin en arena, por ser sta un material refractario muy abundante

en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesin y

moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases

del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El proceso comienza con

la elaboracin del modelo que es la pieza que se desea reproducir; cuando la

produccin es en masa se la maquina en metales blandos como el

aluminio. Este procedimiento de fabricacin se aplica para producir piezas

(moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que

corresponda a la configuracin de la pieza deseada. Los moldes para la

colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas

cilndricas, cnicas, esfricas, estas se obtienen con el uso de las

herramientas de corte.