FUNDICION Y MOLDEO DE METALES

OBJETIVOS: · Construir el horno de crisol · Fundir bronce · Colar el bronce · Moldear el bronce fundido · Comprobar la capacidad térmica del horno 

FUNDAMENTO TEÓRICO 

FUNDICIÓN Productos carburados presentados o que se pueden presentar, después de la solidificación, eutéctica (eutéctica de cementita en las fundiciones blancas y eutéctica con grafito laminar en los grises). En ausencia de otros elementos distintos del carbono, este corresponde a c>1,7%. Este contenido limite varia con los demás elementos, pero puede ser definido en función del análisis químico como la red de eutéctica de cementita (o las plaquitas de grafito) se oponen a las deformaciones plásticas, estos productos son pocos o nada maleables. Es en esencia una aleación hierro carbono que contiene eutéctica. En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusión del metal no constituía una parte integral de proceso. El mineral se reducía químicamente empleando carbón vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La técnica de la producción de las altas temperaturas no había avanzado lo suficientemente en una época para hacer posible la fusión del hierro en una escala industrial, aun hoy en día, algunos metales como por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusión muy elevados, se producen mas convenientemente por métodos de metalúrgica de polvo. Sin embargo, en el grueso de la producción metalúrgica, la fusión y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura. 

ARMADO DE LA CAJA 

Modelo 

 

Por las características de la pieza prepare unas cajas para la arena con esta forma. 

 

Ponemos medio molde en la mitad de la caja y medio bebedero.se llena con tierra de moldeo 

 

 

Una vez llena la media caja con arena bien apretada raseamos y quitamos la que sobra 

 

Damos la vuelta a la cja y comprobamos que no hay poros y se ha llenado correctamente. 

 

Aplicamos una fina capa de polvos talco para que no se nos pegue las dos mitades 

 

Colocamos la otra mitad del molde en su sitio con la ayuda de las espigas 

 

Llenamos esta mitad de la misma manera 

 

Separamos con mucho cuidado las dos mitades de la caja y comprobamos que todo esta correcto. 

 

Sacamos el molde y quitamos cualquier resto de arena suelta 

 

Y así queda la caja lista para la fundición 

 

Con una buena cantidad de aluminio fundido estamos listos para el llenado. 

 

CLASIFICACIÓN DE LOS HORNOS 

Usado para la fusión: Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y diseño. Varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinada por los siguientes factores: · Necesidades de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a la temperatura de vaciado requerida. · La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición. · La producción requerida del horno. · El costo de operación del horno. 

LOS HORNOS PARA FUSIÓN DE METALES Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible o sus productos de combustibles. · Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto intimo con el combustible y los productos de combustión. El horno mas importante en este grupo es el de cubilote. · Hornos en los que la carga esta aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero. · Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo. · Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción. 

TIPOS DE HORNOS USADOS EN FUNDICIÓN: · El cubilote de fundición. · Los hornos de reversos. · Hornos rotatorios. · Hornos de crisol. · Hornos de crisol de tipo sosa. · Hornos basculantes. · Hornos de aire. · Hornos eléctricos. Pueden ser de acero o de inducción. 

 

 

PUNTO DE FUSIÓN APROX. DE LOS METALES: Los metales se funden a diferentes temperaturas. La tabla siguiente muestra los puntos de fusión de los metales mas comunes. 

METALES PUNTO DE FUSION Estaño 240°C (450°F) Plomo 340°C (650°F) Cinc 420°C (787°F) Aluminio 620°-650°C (1150°-1200°F) Bronce 880°-920°C (1620°-1680°F) Latón 930°-980°C (1700°-1800°F) Plata 960°C (1760°F) Cobre 1050°C (1980°F) Hierro fundido 1220°C (2250°F) Metal monel 1340°C (2450°F) Acero de alto carbono 1370°C (2500°F) Acero medio para carbono 1430°C (2600°F) Acero inoxidable 1430°C (2600°F) Níquel 1450°C (2640°F) Acero de bajo carbono 1510°C (2750°F) Hierro forjado 1593°C (2900°F) Tungsteno 3396°C (6170°F) 

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MEDIOS AUXILIARES PARA LA FUNDICIÓN Durante la ejecución de los diversos trabajos que el obrero moldeador o fundidor realiza en la fabrica, sean artesanales o con algún desarrollo, es necesario utilizar distintos tipos de herramientas manuales para formar los moldes. Tipos de herramientas: 

· palas · picos y horquillas · reglas · agujas de ventilar · paletas de alisar · alisadores · espátulas · puntas o extractores de moldeo · martillos y macetas · mordaza o presillas 

EQUIPOS DE MOLDEO Bajo el nombre de equipos de moldeo se designan a todos los tipos de herramientas y medios que dispone el taller de moldeo, fundición o fabrica para realizar diferentes trabajos. · pisones o atacadores · pisones neumáticos. Medios auxiliares: · cribas atomices · pulverizadores · fuelle de mano · estuches para herramientas. 

VACIADOS EN ARENA A parte de los metales metalúrgicos formados por métodos en que interviene la metalurgia de polvos, los metales y las aleaciones se funden primero y luego se vacían en un molde de forma predeterminada. En algunos casos, el molde puede ser de forma simple obteniéndose lingote que subsecuentemente se forma plásticamente por forjado, laminado o extrusión. Pasos básicos en un proceso de vaciado de arena: Requiere primero del moldeo en arena de fundición, alrededor de un patrón adecuado de tal manera que este pueda retirarse, dejando un cavidad de la forma requerida en arena. Para facilitar este procedimiento, el molde de arena se divide en dos o mas partes. En vaciados de formas simples, puede usarse un molde de dos partes, en el que cada mitad esta contenida en un marco en forma de caja. Defectos en los vaciados de arena: Los defectos pueden presentarse por fallas técnicas que se pueden clasificar bajo los siguientes encabezados: · Mala práctica en la fusión. · Mala práctica en el vertido. · Moldeo pobre. · Diseño incorrecto del moldeo, composición incorrecta del metal. Si un vaciado tiene cargadores inadecuados los efectos de fechupe se pueden manifestar como porosidad interna, cavidades, o bien, en la forma de depresiones en la superficie del vaciado, como se ha indicado antes. las burbujas las inclusiones los pliegues fríos roturas en calientes. Otros procesos de vaciado: Existen muchos procesos de vaciado de aplicación comparativamente especializada, en este caso mencionaremos los tres mas importantes: · Vaciado centrífugo · Vaciado semicentrífugo · Centrífugo. 

 

 

ARENA Y MEZCLA PARA MOLDEO 

 La arena es el material básico que emplea el moldeador para confeccionar sus moldes, para los diversos tipos de metales y aleaciones que usualmente se producen en los talleres y fabricas de producción. La planta centralizadora de arena ubicada en un taller o fabrica suministra arenas ya preparadas mediante un sistema de cintas transportadoras a las distintas secciones del moldeo, a través de los depósitos y tolvas de almacenaje, situados en mayor altura y que

reciben continuamente la arena usada para acondicionarla nuevamente. Distintos tipos de arenas para moldeo: Arena Verde: es una arena húmeda, es decir, que se ha secado. Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas. Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extraído este, formará la capa interna del molde. Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado. Otros tipos de arena son: Arena negra Arena sintética Arena naturales Arena para machos Arena al aceite. 

FORMACIÓN GRANULO MÉTRICA Y CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS Las cuencas para la fundición están constituidas en general por granos de cuarzo asociados a alguna clase de arcilla y es frecuente que contengan otros minerales en pequeñas cantidades como el feldespato. La naturaleza de estos minerales depende de la roca de la que se origino la arena. El color de las arenas varia entre el blanco puro y el rojo oscuro o pardo según las impurezas que contengan. De acuerdo con los criterios manejados podemos dar a las arenas una clasificación atendiendo al agente principal que influyo en su formación en los depósitos que actualmente se conoce. · Arenas arrastradas por el viento. · Arenas de ríos o fluviales. · Arenas de lagos. · Arenas de desembocaduras. · Arenas de playas. · Arenas de glaciares. 

MOLDEO PARA FUNDICIÓN Materiales para moldeo: Para la confección de modelos se emplean materiales muy variados como son: · maderas · los metales blandos · las aleaciones de aluminio · el hierro · el latón · el yeso · los plásticos, la goma y otros compuestos. Cada material tiene características especiales que deben tenerse en cuenta al emplearse en un modelo. Tipos y clasificación de los modelos: Los modelos como su nombre lo indica son la representación genérica de las piezas y están destinados a reproducir en negativo su forma en el molde de arena, para luego ser llenado con aleación liquida y obtener la representación real de una pieza o perfil deseado. · Modelos enterizos sencillos. · Modelos enterizos complejos. · Modelos divididos o partidos. · Modelos divididos complejos. · Modelos internos o caja de macho. 

Escoriadores o separadores de escorias: Es el canal distribuidor intermedio de sección generalmente trapezoidal que une el orificio de bajada con los canales de admisión a la pieza. Tipos: · Escoriador en zigzag · Escoriador con cambio de dirección · Separador de escoria con macho filtro · Escoria con trampa angular. 

MATERIALES 

1. CONSTRUCCIÓN DEL HORNO · Pala · Pico · Wincha · Comba · Ladrillo refractario · Refractario molido · Soplador · Plancha de fierro · Crisol · Tubo de 1pulg. 

2. FUINDICIÓN DE BRONCE · Bronce · Carbón · Leña · Encendedor 

3. COLADA · Pinzas · Moldes · Arena 

4. SEGURIDAD · Guantes · Respiradores · Ropa adecuada 

PROCEDIMIENTO 1. Primeramente se construye el horno, se debe de tener un lugar adecuado donde vamos a construir el horno, viendo que no afecte a las personas ni ambientes de la facultad 2. se prepara el lugar donde se va a construir el horno las dimensiones son de 2.00m. de largo, 1.15m. de ancho, 1.10 de profundidad, en la parte superior se construirá el horno tomando 0.90 cm. De largo y 1.15 m. de ancho se aplana la base. 3. el horno deberá tener 43cm. De diámetro para lo cual contamos con ladrillos refractarios de 23 cm. De largo 5.4 cm. De ancho1, 7.8 cm. De ancho 2 4. además de una mezcla para asentar el ladrillo refractario que esta compuesta de refractario molido con una cantidad mínima de azúcar y un % de agua. 5. se asienta la primera fila de ladrillos dejando espacio para que pueda entrar el tubo por donde se inyecta aire, para la combustión del carbón luego se asienta el resto de ladrillos, logrando un cilindro hueco. 6. se deja secar por una semana el horno, se construye la tapa con un diámetro de 45 cm.

Aprox. Con una plancha de fierro soldad con un altura de 10 cm. Se rellena con el material que se usa para asentar ladrillo, este debe tener un agujero de 15cm de diámetro por donde saldrá los gases y se podrá apreciar la llama, también se deja secar. 7. luego se rellena los contornos del horno que son espacios huecos con tierra y se presiona una vez listo se da unos retoques al espacio hueco donde pondremos el soplador y el tubo por donde se alimentara el aire, así mismo ponemos el crisol dentro del horno. 8. antes de empezar a fundir se calienta previamente el horno, se debe de contar con el dispositivo de generación de aire el soplador, también el material, como son la leña el carbón y el bronce, se conecta el soplador y se tiene lista la instalación para su funcionamiento. 9. para prender el horno se toma la leña y se mete directamente al horno se prende así mismo se alimentara el carbón se añade carbón granulado por donde salen las llamas que genera la leña seguidamente de carbón grueso una vez prendido el horno se espera que este llegue a supera los 100ºC, se alimenta aiere intermitentemente aun. 10. se tapa el horno y la alimentación del aire ya debe ser continua, se espera que la llama tome el calor indicado, así mismo el color del carbón y luego alimentamos el bronce por el agujero por donde sale la llama que está en la tapa. 11. luego de un tiempo se observa por el agujero si el bronce ya esta fundido. 12. cuando notamos que ya el bronce ha llegado a su punto de fusión con el cual ya tomado el estado liquido se descodifica con un descodificador apropiado. 13. después de descorifcar se saca la tapa y se toma las pinzas primeramente para sacar el bronce que esta al rojo vivo, luego de haber sacado el crisol se el toma con una pinzas se añade el bronce a los moldes. 14. se vierte el bronce en el molde que ya tiene que estar listo para poder verter el líquido, se vierte de manera uniforme sin que se derrame el bronce por los costados. 15. luego se deja enfriar y por ultimo se sacan las piezas de bronce. 

FINAL 1. Se termina de construir el horno se asentaron, primeramente una hilera de 26 ladrillos refractarios y los cuatro siguientes hileras 27 ladrillos cada una. La abertura que se deja para que entre al tubo por donde se alimenta el aire fue de 1 ladrillo. 2. Depuse de primer calentamiento del horno no se notaron desperfectos en el horno. 3. se necesitaron 5º kilos de carbón pero solo se utilizo una pequeña parte y 60 kilos de bronce aprox. Gran cantidad de leña. 4. se suministra aire intermitentemente para prender el horno y para fundir el bronce continuamente. 5. la temperatura del horno sobrepasa los 1000 ºC, tomando como referencia el color del carbón siendo un amarillo brillante. 6. se toma un tiempo razonable para que se funda el bronce aprox. 20 minutos sede que se introdujo el bronce. 7. obteniendo el bronce liquido, empieza este después de unos minutos a evapora el zinc con una gran emisión de un llama blanca fosforescentes emisión de gases de zinc. 8. la primera colada tuvo problemas debido a que la base del molde no esta sujetado adecuadamente, al molde se escapo el bronce liquido por la base debido a la presión del material fundido. 9. en la segunda colada no se produjeron problemas la colada de dos pieza fue exitosa. 10. se obtuvieron tres piezas cilíndricas macizas, se nota que el material había formado un arco con lo cual verificamos que no se formaron poros dentro de la pieza. 

CONCLUSION 1. Un horno de crisol bien diseñado y con todos los accesorios necesarios dará buenos resultados. 2. una buena alimentación de aire hará mas eficiente el proceso de fundición 3. un pésimo control de la temperatura de fusión hará que metales con punto de fusión bajos

terminen evaporándose 4. un buen diseño, fabricación de pinzas y descodificadores hará mas eficiente la colada y el moldeo 5. si los moldes no pasan un buen control y no son hechos de manera eficiente provocaran fugas y piezas con características pésimas 6. moldes hecho correctamente proporcionaran piezas de calidad con propiedades requeridas

Clasificación de las fundiciones. Por ser muchos y muy diferentes los factores que hay que tener en cuenta para la calificación y selección de las fundiciones, es difícil establecer una clasificación simple y clara de las mismas. La más antigua y conocida de las clasificaciones establece cuatro grupos: fundición blanca, gris, atruchada y maleable. A estos cuatro grupos se añade en la actualidad otro grupo, el de las funciones especiales, en el que se pueden incluir las fundiciones aleadas que contienen elementos especiales, las fundiciones nodulares, aciculares, inoculadas, etc…

Clasificación de las funciones por su micro estructura: Las fundiciones que se obtienen en los altos hornos y en los cubilotes se pueden clasificar de acuerdo con la microestructura en tres grandes grupos:

Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado, formando cementita y que al romperse presentan fractura de fundición blanca. Fundiciones en las que todo el carbono ser encuentra en estado libe, formando grafito. Son fundiciones ferríticas. Fundiciones en las que parte del carbono se encuentra combinado formando cementita y parte libre en forma de grafito. A este grupo que es el más importante de todos pertenece la mayoría de las fundiciones que se fabrican y utilizan normalmente, como son las fundiciones grises, atruchadas, perlíticas, etc…

Es interesante señalar que en la práctica es muy difícil encontrar fundiciones en las que todo el carbono aparezca en forma de grafito. Con un criterio amplio, también se podrían incluir en este segundo grupo, auque no encajan exactamente en él, las fundiciones maleables, cuya matriz es de ferrita y en las que el grafito se presenta en forma de nódulos. La fundición maleable se obtiene en dos etapas: primero se fabrica la fundición blancas y hierro nodular. Principales constituyentes microscópicos de las fundiciones. Los más importantes son la ferrita, la cementita, la perlita (formada por ferrita y cementita), el grafito y la steadita. También aparecen en ocasiones, la sorbita, la troostita, la bainita y la martencita. También se pueden señalar las inclusiones no metálicas de sulfuro de manganeso, y como menos importante los silicatos complejos de hierro y manganeso. El grafito es una forma elemental del carbono. Es blando, untuoso, de color gris oscuro, con peso específico = 2,25, que es aproximadamente 1/3 del que tiene el acero. Se presenta en estado libre en algunas clases de fundiciones, ejerciendo una influencia muy importante en sus propiedades y características. Estas dependen fundamentalmente de la forma del grafito, de su tamaño, cantidad y de la forma en que se encuentre distribuido. En las fundiciones grises, que son las de mayor aplicación industrial, se presentan en forma de láminas u hojuelas. En las fundiciones maleables se presentan en forma de nódulos, y en otras especiales en forma esferoidal. En el caso de fundiciones grises, la presencia de grafito en cantidad importante, baja la dureza, la resistencia y el módulo de elasticidad, en comparación con los valores que corresponderían a las mismas microestructuras sin grafito, es decir, a la matriz que se puede considerar como un acero. El

grafito, además reduce casi a cero su ductilidad, su tenacidad y su plasticidad. En cambio, el grafito mejora su resistencia al desgaste y a la corrosión. Disminuye el peligro de los agarrotamientos por roces de mecanismos y piezas de máquinas y motores, ya que en cierto modo actúa como un lubricante. También mejoran la maquinabilidad y reduce las contricciones durante la solidificación. Cuando se presenta en forma de nódulos o esferoidal, la reducción de la resistencia y de la tenacidad es menor. Por ello estas fundiciones tienen mayores resistencia y alargamiento que las fundiciones grises ordinarias. La steadita es un compuesto de naturaleza eutéctica, duro y frágil de bajo punto de fusión ( 960 º c) que aparece en las fundiciones de alto contenido en fósforo ( en general se presentan cuando el P> 0.15%). La steadita tiene un 10 % de fósforo y su peso especifico es próximo al del hierro. Las principales características de la ferrita se señalan al estudiar el acero. Cuando se presenta en las fundiciones suele tener en disolución cantidades muy importantes de silicio que elevan su dureza y resistencia. Perlita . Aquí conviene señalar que, debido a la presencia de silicio, el contenido de carbono de la perlita de las fundiciones es menor al de los aceros. Al variar en las fundiciones el silicio de 0.5 a 3 %, varia el % de carbono de la perlita de 0.8 a 0.5 %. Ledeburita. Es el constituyente eutéctico que se forma en el enfriamiento de las fundiciones a 1145º C aproximadamente, en el momento en el que termina la solidificación. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita saturada. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias, debido a que en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita. Sin embargo, en las fundiciones se puede conocer las zonas donde existió la ledeburita, por el aspecto eutéctico con que quedan esas agrupaciones de perlita y cementita.

Via: http://www.arqhys.com/contenidos/fundiciones-clasificacion.html

1. Resumen 2. Introducción 3. Preparación de la mezcla 4. Vertido 5. Conclusiones 6. Bibliografía

ResumenSe abordan las etapas principales del proceso de fundición. Se dan criterios sobre la elaboración de la tecnología de fundición y la plantilla. Se detalla en la preparación de las mezclas para moldes y machos, tantos en lo referido a sus composiciones, como en lo relacionado a su preparación; así como en el proceso de moldeo propiamente dicho. Se describe el proceso de elaboración de acero al carbono en cuanto a los componentes de carga y las etapas del proceso, al tiempo que se dan los aspectos fundamentales del proceso de vertido. Finalmente se describe el proceso de desmolde, limpieza y acabado de las piezas.

IntroducciónLa fundición es el procedimiento más antiguo para dar forma a los metales. Fundamentalmente radica en fundir y colar metal líquido en un molde de la forma y tamaño deseado para que allí solidifique. Generalmente este molde se hace en arena, consolidado por un apisonado manual o mecánico alrededor de un modelo, el cual se extrae antes de recibir el metal fundido. No hay limitaciones en el tamaño de las piezas que puedan colarse, variando desde pequeñas piezas de prótesis dental, con peso en gramos, hasta los grandes bastidores de máquinas de varias toneladas. Este método, es el más adaptable para dar forma a los metales y muchas piezas que son imposibles de fabricar por otros procesos convencionales como la forja, laminación, soldadura, etc.

El primer acercamiento del hombre con metales en estado natural (oro, plata, cobre) se estima que ocurrió hace 4000—7000 años a.n.e. Su verdadera acción como fundidor el hombre la inicio posteriormente, cuando fue capaz de fundir el cobre a partir del mineral.El desarrollo en la obtención de productos fundidos se manifestó tanto en Europa como en Asia y África. Los romanos explotaron yacimientos de hierro en Estiria (Australia) de donde obtenían el metal para sus armas, instrumentos de trabajo y de uso doméstico. (A.Biedermann 1957)Hoy en día los países desarrollados, al calor de la revolución científico-técnica contemporánea, acometen las tareas de mecanización y automatización, la implantación de nuevas tecnologías y el perfeccionamiento de las existentes.Etapas del proceso de fundiciónLa posibilidad de fundir un metal o una aleación depende de su composición (fijada por el intervalo de solidificación), temperatura de fusión y tensión superficial del metal fundido. Todos estos factores determinan su fluidez. Se utilizan tres tipos de fundición(Gutiérrez 2007):

En lingoteras: Se usa la fundición de primera fusión a la que se añaden los elementos de aleación necesarios que posteriormente se depositan en lingoteras de colada por gravedad o a presión.

Colada continua: En este tipo se eliminan las bolsas de aire y las secreciones, tanto longitudinales como transversales. Mediante este sistema se obtienen barras, perfiles, etc.

Fundición en moldes: Se extraen las piezas completas.En este trabajo se utiliza el método de fundición en molde pues es el método más utilizado en el taller de fundición de empresa Planta Mecánica. hay que destacar que el proceso de obtención de pieza por fundición por diferentes procesos los cuales son(Ing.Ramon Garcia Caballero 1983):Preparación de mezcla

1. Moldeo 2. Fusión 3. Vertido 4. Desmolde ,limpieza, acabado

Cada uno de ellos dispondrá de su respectiva tecnología y se desarrollaran como dos flujos de producción paralelos los cuales en determinado momento se unirán para darle forma y terminación a la pieza como se demuestra en el siguiente diagrama de flujo.

Figura 1. Esquema de flujo del proceso de fundición de piezas.

Preparación de la mezclaUna mezcla de moldeo en su forma más simple es la unión de diferentes materiales capaces de producir un material de construcción con el cual se puede elaborar el molde o sea la cavidad donde se verterá el metal fundido. Cuando se preparan las mezclas para el moldeo de la plantilla elaboración de los machos, estas deben responder a determinadas exigencias impuestas por el proceso tecnológico como son: permeabilidad, resistencia en verde, resistencia en seco, plasticidad y otros, por lo tanto la selección de los materiales de moldeo responderá por tanto a determinadas normas, que depende fundamentalmente de la complejidad de la pieza y el peso de esta. Cuando algunos de los parámetros citados no corresponde a los admisibles se deben regenerar las propiedades de las mezclas corrigiendo su composición.En el caso del molde, el mismo se elaborará con las siguientes mezclas:

MC -1: Mezcla de cara para piezas fundidas de acero en base a arena de sílice y silicato de sodio para moldes y machos .Composición: Arena de Sílice 94% y silicato de sodio 6%. La cual ocupara en el molde en un 30%

MR-1: Mezcla de relleno para moldeo de hierro y aceros su composición es: Arena de retorno 94%, bentonita 3%, agua hasta la humedad requerida y melaza3% la cual ocupara el 70%.de la mezcla que se constituye el molde.Los machos se elaborarán con:

MM-15: Para machos. Su composición es: Arena Sílice 94% y solución silicato- azúcar6% (silicato de sodio 80% y azúcar a 4%).Elaboración de la tecnología de fundición

Esta etapa resulta fundamental en la posterior obtención de un semiproducto sano. En el diseño de la tecnología, se debe valorar, la posibilidad de obtener la pieza fundida de la forma más económica, para ello se debe seleccionar el método de moldeo más correcto en dependencia del material y condiciones de trabajo de la pieza. En la empresa a desarrollar dicha tecnología se utiliza el moldeo a mano con la ayuda del pizón neumático. En el caso de la presente pieza, se realizará un moldeo en seco, con el proceso Silicato-CO2 se utilizarán dos cajas de moldeo una superior y otra inferior cuyas dimensiones serán 1250 x 1250 x 300/300 respectivamente. La caja de moldeo sirve para dar a la arena apisonada un sostén adecuado a fin que las partes del molde no se desmoronen, así como para poder ser transportadas sin dificultad.Otro requisito a tener en cuenta a la hora de elaborar la tecnología es el plano divisor del molde y de la plantilla. Y la posición de la pieza durante el vertido. Dicha plano división se determinará según la forma de la pieza, las exigencias técnicas y las posibilidades técnicas del taller, se debe tener en cuenta también que la cantidad de divisiones del molde sea la mínima, siguiendo una forma geométrica simple. Deben ser mínima la cantidad de parte suelta de la plantilla y la cantidad de machos. El plano divisor debe asegurar la comodidad del moldeo y fácil extracción de la plantilla además que debe asegurar la salida fácil de los gases de los machos y cavidades del molde.Se debe realizar el cálculo de las mazarotas y del sistema de alimentadores. Las mazarotas, los respiraderos y los sistemas de alimentación se utilizan para la obtención de las piezas de fundición blanca, de aleación de alta resistencia, como también para piezas con paredes gruesas de fundición, ellos sirven para alimentar las partes gruesas de la pieza.Las mazarotas se disponen de tal manera que la masa fundida en ellas se solidifique en último término con el propósito de que vaya cediendo metal líquido a la pieza. En la pieza además hay que dirigir la solidificación desplazando el nudo (la parte más masiva) hacia la parte superior de la misma, siempre que sea posible o utilizando enfriadores, evitando aglomeraciones locales de meta. El espesor de la mazarota tiene que ser mayor que el espesor pieza de esta forma las cavidades por rechupe y las intensas porosidades que como resultado de la solidificación del metal ocurren se forman en la mazarota que es la última en enfriar y que posteriormente luego de solidificada la pieza se oxicortan y se desechan, quedando una pieza sana.Los alimentadores son canales destinados a conducir el metal líquido directamente a la cavidad del molde. La sección de los alimentadores deben tener una configuración tal que la masa fundida llegue suavemente a la cavidad del molde, y se enfríe poco en el trayecto.La pieza en análisis por su forma y diseño presenta una mazarota, un alimentador y un tragadero. Para determinar los mismos se realizaron los cálculos y esbozos de los elementos del sistema de alimentación, de las mazarotas, nervios, etc. los cuáles serán mostrados posteriormente.PlantilleríaEn esta área, operarios de alta calificación y pericia elaboran en madera las plantillas con la configuración de la pieza fundida que servirán de modelos para elaborar la cavidad vacía del molde, que posteriormente se llenará con metal líquido.Planta ArenaEn esta área se preparan las mezclas con las composiciones adecuadas, en mezcladoras especiales para el efecto.Moldeo y MachoEs una de las áreas más compleja del proceso, en ella se elaboran se elaboran los moldes y los machos. Se pintan y se ensamblan dejándolos listos para el vertido del metal.FusiónPara poder vertir el metal en los moldes el metal debe pasar por un proceso de fusión en el cual se le elevará la temperatura hasta su punto de fusión llevándolo a un estado líquido y suministrándole determinados elementos los cuales llevaran a la obtención del metal deseado tanto acero, hierro fundido u otras aleaciones.Un factor determinante en este proceso es la elección del horno. Existen varios tipos de hornos entre ellos tenemos:

El cubilote: Es un horno utilizado en la mayoría de las fundiciones por razón del buen aprovechamiento de los combustibles, facilidad de maniobra y pequeños gastos en la instalación y conservación.

Horno de reverbero: Indicado cuando se trata de fundir piezas de gran tamaño Horno de crisol: Tiene la ventaja de que se elimina el contacto del hierro con los combustibles ,pero a su

vez es muy costoso y se emplea en fundiciones de alta calidad Horno eléctrico: Posee ventajas indiscutibles sobre cualquier otro tipo de horno como sencillez y rapidez

de las operaciones, la ausencia de ventiladores, combustibles etc.

Es frecuente el empleo de este tipo de horno, con una capacidad nominal de 6.2 toneladas, de revestimiento básico con ladrillos de magnesita en la parte del crisol, en las paredes de cromo-magnesita y en la bóveda ladrillos de alta alúmina, un voltaje mayor de 240 V, con una corriente de 6 kA. Presenta una potencia instalada de 3 MW y un consumo tecnológico de 720 kWh/ton.A modo de ejemplo se considera la obtención de acero AISI 1045, que presenta la siguiente composición química:Tabla #1 Composición química del acero AISI 1045

Carbono Silicio Manganeso Fosforo: Azufre

0.43 -0.50 % : 0.2-0.5% : 0.6-0.9 % =0.04% =0.05%

:El consumo de materiales para su obtención se muestra en la tabla #2Tabla#2 consumo de materiales (ton/ton) para la obtención de 1045

MaterialesConsumo en bruto Consumo neto

Chatarra de acero 0.660 1.320

Retorno de acero 0.440 0.880

Cal 0.050 0.100

Piedra caliza (sustituto de la cal)

0.130 0.260

Escame de molino 0.035 0.070

Chamota granulada (sustituto de espato flúor)

0.004 0.008

Espato flúor 0.003 0.006

Ferrosilicio 75% 0.0065 0.013

Ferromagnesio 80% 0.0055 0.011

Coque (sustituto de pedazo de electrodo)

0.016 0.032

Pedazo de electrodo 0.0045 0.009

Electrodo Ø 300 0.010 0.020

silicio Magnesio (sustituto del ferromagnesio)

0.0075 0.014

Aluminio 0.0015 0.003

magnesita 0.020 0.040

 

VertidoEn la tecnología de vertido se tomarán en cuenta aspectos como el tipo de cuchara, temperatura de vertido, tiempo de mantenimiento del metal liquido en la cuchara y las particularidades de fundición de las aleacionesPara el vertido o llenado de los moldes se utilizan las denominadas cucharas de colada las cuales presentan determinadas clasificaciones en el caso de nuestra tecnología será:

Según transportación: Accionadas por grúas Según la inclinación de las paredes :Cilíndricas Según el tipo de volteo de la cuchara :Por medio de palanca vertical Según la forma del pico :Vaciado por debajo

El vertido se realizará con cierto sobrecalentamiento de la aleación por encima de la temperatura de liquidez, lo que favorece a la fluidez y mejora la capacidad de llenado del molde; sin embargo, el acero sufre variación en sus propiedades en mayor o menor medida en función de la temperatura, por lo que cada acero tiene un rango óptimo de temperatura de vertido.Desmolde, limpieza y acabadoEn el caso de la pieza a tratar al ser suministradas por fundición, en bruto, es necesario maquinarla para eliminar las desviaciones que puedan presentar, producto de las contracciones del material durante el proceso de fundición y la posterior normalización a que son sometidos.

Los Sprocket deben estar libres de rechupes, en caso de aparecer estos en la zona donde se eliminaron por oxicorte las mazarotas (Rechupe concentrado) se examinarán los mismos, si su profundidad no compromete el funcionamiento fiable de la pieza, se procederá a su reparación por soldadura. Las zonas reparadas por soldadura se reinspeccionarán verificando que estén libres de grietas y cumplan con los requerimientos de acabado

Conclusiones El proceso de fundición es un procedimiento complejo, el cual se desarrolla como dos flujos

de producción paralelos, que en determinado momento se unen para dar forma y terminación a la pieza. Este consta de cinco etapas, las cuales son:

1. Preparación de mezcla 2. Moldeo 3. Fusión 4. Vertido 5. Desmolde ,limpieza, acabado

Cada una con su respectiva tecnología

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos94/etapas-del-proceso-fundicion/etapas-del-proceso-fundicion.shtml#ixzz3DzKqu6iz

 

 Los procesos de producción de una fundición, en general, se separan por procesos deltipo continuo o de fabricación de

piezas específicas. Es principalmente en este últimopunto donde toma real importancia el proceso de fundir una pieza, puesto que se puedenfabricar piezas de formas complejas, que resultan imposibles de construir con lasherramientas tradicionales de fabricación (tornos, fresas, etc.).El proceso de fundición se compone de cuatro etapas principales.La primera etapaconsiste en la carga de las materias primas en un horno de fundiciónespecial (chatarras, ferrosas o no ferrosas y los materiales aleantes), donde luego secalientan hasta su punto de fundición. Cada equipo (horno) tiene un proceso específico defusión, ya que cada fundición utiliza distintos metales y aleaciones (que poseen distintastemperaturas de fusión).En una segunda etapa, se procede a separar la escoria del metal e introducirlo dentrodel molde. Este proceso es conocido como "colada" o llenado de moldes. Los moldes seproducen a partir de patrones (modelos), que tienen la forma del producto terminado,pueden ser permanentes (metálicos) o no permanentes, es decir compuestos de materialrefractario (arenas), aglomerantes y otros aditivos.Las almasson aquellos elementos que llenan los espacios necesarios para obtener orificios al interior del molde.En la tercera etapa del proceso, una vez cerrado el molde, se endurece por elsuministro de calor o por catalizadores, que hacen reaccionar la arcilla de la mezcla.Finalmente al enfriarse el producto,la cuarta etapadel proceso consiste en eliminar aquellas partes que son sólo de apoyo y no forman parte de la pieza (canales dealimentación, montantes, rebabas, litio). Se procede al desmoldeo, destruyendo el moldemediante vibraciones y sacudidas, que permiten la separación de la pieza fundida delmolde, almas y arena de moldeo.Generalmente se requiere de un proceso más sofisticado para eliminar por completo laarena de la pieza. El método más utilizado es el granallado que consiste en el

Tipos de arena para hacer un molde para moldearEscrito por Michaelyn Erickson | Traducido por Ramon Yañez

 

 

 

La arena puede ser conformada y moldeada en una estructura bastante dura.sand patterns image by Greg Pickens from Fotolia.com

Moldear con arena es una vieja técnica de fundición y, de acuerdo con Custom Part.net, es la técnica de fundición más utilizada en el mundo. Este proceso se utiliza para crear partes de metal grandes, componentes y piezas, pero los aficionados a menudo crean pequeñas fundiciones de hogar propias. Debido a que los moldes a menudo deben ser destruidos para remover la parte moldeada, la arena es un material de molde muy útil. Toda la arena utilizada para moldear se mezcla con un aglutinante para solidificar el molde antes de que el metal se vierta.

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Pasos para hacer un moldeado en arena

Arena verdeSegún Custom Part.net, la arena verde es la arena más barata y más utilizada para la fundición. Esta se compone de 90 por ciento de arena de sílice, tres por ciento de agua y siete por ciento arcilla. La arena verde también se conoce como arena de agua, de acuerdo con Casting Hobby, ya que utiliza agua para unir la arena y la arcilla. La arcilla usada comúnmente es la bentonita, que se encuentra en arenas verdes de pasatiempos y hogares defundición. Aglutinantes se utilizan a veces en lugar de arcilla para hacer la arena verde. Los ejemplos de aglutinantes industriales incluyen resina y materiales a base de colágeno.

Arena de petróleoLa arena de petróleo es arena de fundición que utiliza aceite en lugar de agua como un agente de unión. A los aficionados les gusta la arena de petróleo porque es más fácil de usar, no hace vapor como la arena de agua y produce un acabado más fino. Debido a la arena, este tipo

de fundición no produce superficies limpias. La arena es demasiado porosa como para conseguir un acabado liso. El petróleo tiene un carácter más pegajoso que el agua. Puede rellenar los poros entre las partículas de arena y por eso la arena de petróleo dará una textura de superficie sin marcas.

Arena secaLa arena seca es sólo arena de sílice mezclada con un aglutinante orgánico. Estos moldes se cuecen primero en un horno antes de ser utilizados para moldear metal. El calor fortalece y endurece el molde de arena, de acuerdo a Metal Casting.com. Este tipo de moldeado de arena asegura dimensiones más precisas y, en general, menos imprecisiones. Los moldes con diseños más complicados se hacen más fáciles en las fundiciones de arena seca. Este proceso se utiliza sobre todo para hacer grandes elementos como bloques de motor y piezas de construcción.

Arena sin cocciónLa arena sin cocción se mezcla con una resina líquida o de plástico que se endurece a temperatura ambiente. La mezcla se crea en un mezclador de alta velocidad y luego se vierte en una caja que contiene un prototipo del elemento que deseas realizar. Este "positivo" es de madera o de metal. La arena es comprimida alrededor del artículo ya sea a mano o con una máquina que aplica la compresión, y la mezcla se deja endurecer. Se corta en dos mitades, el "arrastre", o la mitad inferior, y el "frente", o la parte superior media. Según General Foundry, los moldes de arenas sin cocción se endurecen en unos pocos minutos. A continuación, el positivo se elimina y los núcleos se ponen en su lugar. El molde se cierra herméticamente y se vierte el metal.

Moldeo en cáscaraEl proceso industrial conocido como moldeo en cáscara es una variedad del moldeo, proceso básico que se basa en el vertido de metal líquido, obtenido mediante fundición, en unos moldes con la forma de la pieza deseada.

Índice

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1   Introducción

2   Materiales esenciales

3   Procedimiento

4   Ventajas

5   Inconvenientes

6   Productos elaborados con moldeo en cáscara

7   Referencias

Introducción[editar]

La fundición a través de conformación de moldes tipo cáscara, también conocido como Shell Molding, se puso en práctica por primera vez en la década de los 40 durante la segunda guerra mundial en Alemania por Johannes Croning. Ha crecido de manera significativa, ya que pueden producir a bajo coste muchos tipos de fundición con estrechas tolerancias dimensionales y un buen acabado superficial. El nivel de precisión de las piezas producidas a través de moldeo en cáscara es menor que aquel alcanzado con la técnica de fundición a la cera perdida, sin embargo es mayor que el alcanzado a través de las técnicas convencionales de molde de arena.

Materiales esenciales[editar]

Arena de sílice seca.

Resinas termoestables en polvo, como el fenol formaldehido.

Placas modelo para el moldeo, tiene que cumplir unos requisitos mínimos, deben ser

buenos conductores y tener una alta resistencia térmica, por lo que suelen ser de

fundición.

Procedimiento[editar]

Mezcla de arena y aglutinante.

Extracción de la cáscara.

Se efectúa en máquinas especiales que esencialmente constan de una caja depósito en cuya tapa se fija la placa modelo. En primer lugar, calentaremos un modelo hecho de metal ferroso o de aluminio a 175 °C-370 °C , posteriormente se recubre con un agente separador como el silicio y se sujeta a la caja.

La caja contiene arena fina mezclada con 2.5-4% de aglutinante de resina termoestable, que recubre las partículas de arena. La caja se voltea y la mezcla de arena cae sobre la superficie del modelo, permitiendo que la arena recubra dicho modelo.

Todo el conjunto se coloca entonces en un horno durante un corto periodo de tiempo para completar el curado de la resina, quedando una "cáscara". En la mayor parte de las maquinas de moldeo en cáscara, el horno es una caja metálica con quemadores de gas, que giran sobre el molde de cascarón para curarlo. El cascarón se endurece alrededor del modelo y es retirado de éste mediante bujes de eyección incorporados. De esta manera se hacen dos medios cascarones, que se pegan o se juntan en preparación para el vaciado. El espesor del cascarón se puede determinar con precisión mediante el control del tiempo de contacto del modelo con el molde. De esta manera, se puede formar el cascarón con la resistencia y rigidez requeridas para que soporte el peso del líquido fundido. Los cascarones son ligeros y delgados (por lo general 5 mm-10mm), y en consecuencia sus características térmicas son distintas de las de moldes más gruesos.

La arena del cascarón tiene menor permeabilidad que la arena que se utiliza para el moldeo en arena verde, ya que para el moldeo en cáscara se utiliza una arena de un tamaño de grano mucho más pequeño. La descomposición del aglutinante del cascarón de arena también produce un elevado volumen de gas; a menos que los moldes estén correctamente ventilados, el aire y el gas atrapados pueden causar serios problemas en el moldeo en cáscara de fundiciones ferrosas.

Los moldes en cascarón por lo general se vacían por la línea de partición horizontal y también pueden estar soportados en arena. Las paredes del molde son relativamente lisas, ofreciendo poca resistencia al flujo del metal fundido y produciendo fundiciones con esquinas más agudas, secciones más delgadas y proyecciones más pequeñas de lo que es posible en moldes de arena verde. Con el uso de sistemas de múltiples compuertas, se pueden producir varias piezas coladas en un solo molde.

Prácticamente cualquier metal es adecuado para la fundición mediante el proceso de moldeo en cáscara y dependiendo de varios factores de producción puede resultar más económico que los demás procesos de fundición. El coste de los aglutinantes de resina queda compensado en parte por el hecho de que solamente se necesita una vigésima parte de la arena utilizada en la fundición en arena. El coste relativamente elevado de los modelos de metal se convierte en un factor de poca importancia conforme se incrementa el tamaño de los lotes de producción.

La elevada calidad de la pieza terminada puede reducir de manera significativa los costes de acabado, mecanizado, etc. Las aplicaciones del moldeo en cáscara incluyen pequeñas piezas mecánicas que requieren alta precisión, como alojamientos para engranajes, cabezas de cilindros y bielas; el proceso es también ampliamente utilizado en la producción de moldeo de alta precisión.

Ventajas[editar]

Buen acabado superficial, eliminando así, casi por completo, los defectos superficiales.

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.

Inconvenientes[editar]

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.

Las placas modelo tienen que ser siempre metálicas 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.

Productos elaborados con moldeo en cáscara[editar]

Piezas para los sectores del ferrocarril, automoción, camión, maquinaria agrícola, etc.

Piezas en materiales refractarios para centrales térmicas, plantas siderúrgicas, plantas

incineradoras, hornos de tratamiento, etc.

Piezas para motores y compresores, de alta calidad superficial y final paredes.

Eslabones de cadena y otras piezas sometidas a altas exigencias mecánicas.1 2 3 4

Moldeo en arena verdeEste artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Este aviso fue puesto el 21 de octubre de 2008.Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de

discusión pegando: {{subst:Aviso referencias|Moldeo en

arena verde}} ~~~~

El moldeo en arena verde consiste en la elaboración de moldes partiendo de la mezcla

de arena de sílice y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad

moderada de agua.

Molde en arena verde: Muestra de un molde en arena verde listo para verter la fundición.

Esta primera elaboración de la mezcla se denomina arena de contacto, tras su primera

utilización esta mezcla es reutilizable como arena de relleno, la cual al añadirle agua

vuelve a recuperar las condiciones para el moldeo de piezas. De esta manera, se puede

crear un circuito cerrado de arenería.

Existe otro tipo de preparado de la arena, es un tipo de preparado ya comercial, consiste

en una mezcla de arena de sílice con aceites vegetales y otros aditivos. Este tipo de

preparado no es reutilizable, ya que tras su utilización dichos aceites se queman perdiendo

así las propiedades para el moldeo. Por este motivo no es aconsejable su utilización en

grandes cantidades y de forma continua en circuitos de arenería cerrados ya que su

utilización provocaría el progresivo deterioro de mezcla del preparado del circuito y por lo

tanto su capacidad para el moldeo. Este preparado facilita la realización del moldeo

manual, ya que alarga el proceso de manipulación para realizar el modelaje.

Índice

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1   Tipos de moldeos en arena verde

2   Proceso de fundición de moldeado en verde

3   Modelos

o 3.1   Tolerancias en los modelos

o 3.2   Fabricación de moldes

4   Ventajas y desventajas del moldeado en arena verde

o 4.1   Ventajas

o 4.2   Desventajas

5   Enlaces externos

6   Véase también

Tipos de moldeos en arena verde[editar]

Moldeo manual: Operarios realizando el vertido del metal en el molde

Existen dos tipos de moldeo en verde: el moldeo manual y el moldeo en máquina.

Moldeo manual: Consiste en el moldeo realizado de forma manual, y por lo tanto de

una manera artesanal. Este tipo de modelaje se está perdiendo en la actualidad

debido a la especialización, a la desaparición progresiva de los operarios de fundición

y a la utilización de las máquinas de moldeo.

Moldeo en máquina: Consiste en el moldeo realizado por medio de una máquina de

moldeo. Existen en la actualidad distintos tipos de máquinas para este fin:

las máquinas multifunción, máquinas multipistones y máquinas automáticas. La

utilización de este tipos de máquinas ha facilitado la automatización de este proceso,

aumentando notablemente las cantidades productivas.

Proceso de fundición de moldeado en verde[editar]

El Término "arena verde" es conocido principalmente por el contenido de humedad dentro

de la arena. La arena se somete a un “moldeado / mezclado”, proceso en el que varios

tipos de arcilla y aditivos químicos que actúan como aglutinantes se mezclan con la arena,

el resultado es un compuesto que es conveniente para el proceso de modeo en arena.

Esta mezcla de preparado de arena se comprime alrededor del patrón (patrón de la pieza

deseada) a presiones y temperaturas específicas, para garantizar que mantenga su forma

durante el resto del proceso de fundición. La arena mezclada se compacta alrededor del

patrón, tomando la forma del molde deseado.

A veces el diseño de la fundición implica conductos internos en la pieza. Esto se hace

mediante el uso de machos de arena que están constituidos por una mezcla de arenas

similares. Los núcleos están ubicados estratégicamente para formar los conductos

necesarios en la fundición. Las dos mitades del molde posteriormente se cierran y el metal

se vierte en la cavidad y se deja solidificar.

Después de que la solidificación haya tenido lugar, la arena se hace vibrar hasta que se

libera de la fundición. El proceso de acabado puede ser completado por rectificado,

mecanizado, la galvanoplastia y la pintura.

En la siguiente figura podeis observar el proceso paso a paso.

Moldeo en arena verde: Proceso para la fabricación de piezas mediante el proceso de moldeado en

verde

Modelos[editar]

Los modelos se usan para moldear la mezcla de arena a la forma de la fundición.

Modelos: Muestra del modelo y de las piezas finales

Removibles: La arena comprimida alrededor del modelo el cual se extrae más tarde

de la arena y deja una cavidad que se alimenta con metal fundido para crear la

fundición.

Desechables: Son hechos de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena,

se vaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el molde.

Más información sobre los moldes desechables en el siguiente enlace: Moldeo a la cera

perdida

Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que estos son desechables; y si

los modelos sirven para varias funciones se dice que son removibles.

Tolerancias en los modelos[editar]

En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en

consideración varias tolerancias.

Tolerancia para la contracción: Se debe tener en consideración que un material al

enfriarse se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que

los modelos deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan

obtener.

Tolerancia para la extracción: Cuando se tiene un modelo que se va a remover es

necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas

superficies se deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.

Tolerancia por acabado: Cuando una pieza es fabricada es necesario realizar algún

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

quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el

modelo esta rebaja de material.

Tolerancia de distorsión:Cuando una pieza es de superficie irregular su enfria-miento

también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la

pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los

modelos.

Golpeteo: En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los

moldes, acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas

obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la

fabricación de los modelos.

Fabricación de moldes[editar]

Para la fabricación de moldes para el moldeado en arena verde se suele utilizar una

proporción típica de:

90% de Sílice (SiO2)

7% de arcilla

3% de agua

También se utilizan diversos métodos de compactación, como son:

Manual

Presión neumáticaestupeido

Sacudimiento

Lanzamiento de arena a presión

Ventajas y desventajas del moldeado en arena verde[editar]

Ventajas[editar]

Económico: es un proceso más barato que el resto.

Resistencia a altas temperaturas.

Posibilidad de obtencion de piezas de hasta menos de 3mm de grosor de acero.

Posibilidad de utilización en gran cantidad de metales y aleaciones.

Acabado uniforme y liso.

No requiere de tolerancias especiales.

Aproximadamente un 90% del material del molde es reciclable.

Se trata de un proceso flexible con costos de materiales bajos.

Piezas sin tensiones residuales.

Desventajas[editar]

No se trata de un proceso recomendado para piezas de gran tamaño.

Las tolerancias que se obtienen suelen ser bastante grandes.

No es el proceso más adecuado para la realización de piezas de geometría compleja.

Los acabados superficiales que se obtienen no son los mejores.

Piezas con resistencia mecánica reducida.

Moldeo a la cera perdida

El Centauro de Royos, pieza fundida a la cera perdida en tallerespeloponésicos del siglo VI   a.   C.  que fue

importada a la península Ibérica(MAN)

El moldeo a la cera perdida o fundición a la cera perdida es un procedimiento escultórico de tradición muy antigua (por ejemplo, era habitual en la Grecia de los siglos VI y V   a.   C. )1 que sirve para obtener figuras de metal (generalmente bronce) por medio de un molde que se elabora a partir de un p prototipo tradicionalmente modelado en cera de abeja.

Este modelo previo es rodeado de una gruesa capa de material blando que se solidifica; una vez endurecido, se mete en unhorno, que derrite la figura de cera, saliendo ésta por unos orificios creados al efecto (de ahí su denominación) y, en su lugar, se inyecta el metal fundido, que adopta la forma exacta del modelo. Para extraer la pieza final es necesario retirar el molde. La principal ventaja de este procedimiento es la estrecha tolerancia dimensional que podemos conseguir, la cual no puede conseguirse mediante otros procesos. Podemos conseguir dimensiones ajustadas de 0,002 mm por mm. Es un proceso en el que tenemos que controlar numerosas variables, pero obtenemos un acabado superficial excelente. Es un proceso caro, por lo que se utiliza para la fabricación de preseries y prototipos, pudiendo ser utilizado en volúmes de producción bajos.

Esta forma de trabajar el metal (bronce), simplificada en los párrafos anteriores, en realidad, requiere un largo, costoso y complicado proceso junto con una perfecta y adecuada combinación de diversos oficios: para el proyecto general y la coordinación, los escultores; para los primeros pasos, los moldeadores; para la labor de horneado, los fundidores y para el acabado, los cinceladores y patinadores.

Índice

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1   La técnica tradicional de la cera perdida con bronce

o 1.1   Trabajo con el modelo

o 1.2   Creación del molde

o 1.3   Proceso de fundición

o 1.4   Desmoldado y acabado

2   Otro procedimiento detallado

3   Referencias

4   Véase también

o 4.1   Notas

5   Bibliografía

6   Enlaces externos

La técnica tradicional de la cera perdida con bronce[editar]

Trabajo con el modelo[editar]

Elaboración de un modelo provisional de cera siguiendo el diseño que ha ideado el artista. Durante esta preparación, se explora y se experimenta hasta lograr expresar lo que el escultor busca. Si la obra va a ser monumental, los modelos iniciales se hacen a escala, para trabajar más cómodamente. La utilización de la cera se debe a que su textura, dúctil y blanda, permite modelar con más facilidad, hacer tanteos y añadir o quitar elementos con gran detallismo y provecho. Actualmente existen otros materiales que pueden sustituir a la cera de abeja, como la parafina, la gelatina, el látex o la silicona.

Modelo de una manzana en cera de

abeja.

El mismo modelo realizado en

parafina.

Modelo hecho en escayola con un

molde bivalvo.

A veces se realiza un paso intermedio para conseguir mayor perfección. Sobre el modelo de cera (u otro material equivalente) se construye un molde bivalvo, a partir de dos piezas de un material plástico que se endurezca sobre el modelo. La mayoría de los moldes de esculturas pequeñas se hacen de yeso, pero se pueden también hacer de fibra de vidrio o de otros materiales. Cuando el material del molde fragua, se abre y se extrae el modelo de cera. El molde debe ser prácticamente estanco, lo que obliga a fijarlo fuertemente con unos ganchos, y, por un orificio, se vierte en su interior escayola líquida.

Endurecida la escayola, la pieza se desmolda, obteniendo una reproducción en positivo virtualmente idéntica al modelo de cera, pero la escayola permite apreciar mejor el resultado real, corregir posibles errores y repasarlo con mayor corrección (por medio de limado, esgrafiado o bruñido).

Creación del molde[editar]

Molde macizo de arcilla, parcialmente abierto, para que pueda apreciarse la colocación de losbebederos y

los clavos de sujeción; además del orificio principal y el alma o macho.

Partiendo de un modelo elaborado en cera (un material maleable y fácilmente fundible), este se forra con un material maleable pero que endurezca despacio (escayola o arcilla) y que sea refractario (que resista la acción del fuego sin alterarse). Se aplican tantas capas como sea necesario, para crear un molde hermético, de una sola pieza.

Hay que colocar unos soportes de acero (clavos) que se introducen en el modelo para quedar sujeto al molde. Igualmente, se suelen abrir pequeños orificios, llamados bebederos, que se pueden realizar colocando canutosde papel encerado, que atraviesan el molde. Por el orificio principal, en forma de embudo, se vierte el material fundido.

Actualmente, la primera capa se hace de material cerámico refractario, de gran precisión, compuesto de polvo desílice, el resto puede ser de ladrillo refractario más basto.

Cuando se ha endurecido el molde definitivo, con sus bebederos y clavos, si la escultura es pequeña, se puede verter directamente el bronce fundido hasta macizarlo. Si la figura es monumental es conveniente conseguir que sea hueca, pues la cantidad de bronce puede ser excesiva, repercutiendo tanto en peso como en coste económico.

Para obtener una escultura "hueca" se vierte por el orificio principal una pequeña cantidad de cera que quede adherida a las paredes del molde cubriendo por completo su superficie interna; se pueden verter varias capas para obtener un mayor grosor de la futura capa de bronce. El interior sigue quedando vacío y se rellena con una sustancia que va a actuar de «macho»: una solución de ladrillo poroso molido y escayola, por lo que al endurecer queda un alma ligera pero maciza y resistente, sujeta por los clavos del molde, de modo que no se mueve y no deforma la cera. El molde, convertido en un bloque sólido y resistente, ya se puede llevar al horno de fundición o mufla.

Proceso de fundición[editar]

Al introducir el molde en la «mufla», en posición invertida, la cera se derrite y sale por los «bebederos» o por el orificio principal, pero el «macho» queda fijado por los clavos manteniendo la misma separación y disposición y dejando un hueco homogéneo entre el alma y el molde. Ese hueco es el que será rellenado por el bronce licuado al ser vertido por el orificio principal. Hay que tener presente que los metales disminuyen su volumen al

solidificarse. Por lo que, para evitar que se produzcan cavidades al contraerse el metal que conforma la pieza final, la solidificación ha de comenzar en las partes de menor tamaño y más alejadas de los bebederos, continuando de manera gradual en direción de las mazarotas o respiraderos, los cuales facilitarán la salida de aire, asegurando que no queden burbujas ni restos de cera o escayola. En los respiraderos tendremos el metal a mayor temperatura y con cierta presión hidrostática, con la finalidad de llenar los huecos que se vayan formando debido a la contracción del metal. El proceso puede llegar a durar desde decenas de horas a varios días, dependiendo tanto del tamaño de la figura como del espesor de la misma (recordemos que las piezas pequeñas pueden fundirse y desmoldarse sin necesidad de «macho» o «alma»).

La escultura de bronce recién extraída, con los «bebederos», antes del acabado.

Desmoldado y acabado[editar]

Una vez enfriados el bronce y el bloque macizo, se procede al desmoldado, que sólo puede hacerse destruyendo el bloque (puesto que éste es de una sola pieza y no es posible abrirlo sin romperlo). La figura aislada resultante es de textura áspera, porosa y seguramente tenga imperfecciones, junto con los restos de los bebederos. Es necesario que el artista corte losbebederos, lime, pulimente y abrillante la superficie (y, si hay huecos hechos por burbujas, se rellenarían con metal fundido y se limarían), hasta lustrar el metal. En la actualidad es común usar arena muy fina proyectada a gran velocidad para elacabado.

Los remates posteriores son tan laboriosos como los de una obra de orfebrería, y van desde, añadir pátinas y diferentescolores, bien por medio de productos químicos o con aplicación de calor (generalmente, con un soplete, que oxida el metal dándole un tono distinto).

Detalle del Auriga de Delfos.

También se añaden complementos de todo tipo, por ejemplo, ya desde la Antigüedad clásica, los broncistas griegos forraban los labios de sus estatuas con cobre, para que

fuesen más rojizos, incrustaban pasta vítrea blanca para dientes y ojos, pasta negra para el iris, se añadían las pestañas. Por supuesto, se hacen cincelados y grabados para los detalles del pelo o imitación de dibujos del ropaje etc. A veces, se incluyen diversos aditamentos, como armamento, símbolos, coronas...

Quizá uno de los ejemplos más interesantes en este sentido sea la escultura de Carlos V y el Furor, de Pompeyo Leoni: la figura del emperador fue fundida desnuda, heroizada como los antiguos emperadores romanos, pero posee una armadura que es posible quitar y poner fácilmente y que fue elaborada por piezas, aparte.

En efecto, era normal que los grandes conjuntos escultóricos de bronce fueran fundidos por fragmentos separados, tal es el caso de la estatua ecuestre del emperador Marco Aurelio, en el que caballo y humano se hicieron independientemente, así como los arreos, armas y otros ornamentos. Lo mismo puede decirse de la estatua de Gattamelata por Donatello. Sin embargo, ya en el Renacimiento se consiguieron obras sumamente complejas de una sola pieza, como el Perseo, de Benvenuto Cellini, una obra que rebosa virtuosismo técnico y artístico y que supuso un esfuerzo épico para el autor.

Estatua ecuestre de Marco Aurelio.

El condottiero Gattamelata,

por Donatello.

Perseo, porBenvenuto

Cellini.

Otro procedimiento detallado[editar]

Si el objeto a moldear no es muy voluminoso, se modela inicialmente en cera y es cubierto completamente en arcilla, dejando un orificio en el extremo superior.

En primer lugar, se realizará el modelo que queremos conformar en metal. Para ello, se realiza la pieza con un material fácil de moldear, moldeándolo con un punzónhasta darle la forma deseada. Este es el trabajo a realizar por el escultor o el joyero. Una vez obtenido el modelo, se realiza un primer molde de caucho llamado molde maestro, comprimiendo la pieza con dos láminas de caucho que se presionan con dos chapas (configuración sándwich) y se calienta para que el caucho adopte la forma de la pieza que está comprimiendo. Una vez se ha enfriado el caucho, se separan las dos láminas de caucho y se extrae la pieza de su interior, de esta forma hemos conseguido obtener un molde de caucho, que en la parte superior tiene un orificio por el cual se verterá la cera fundida a presión.

Posteriormente se prepara la cera que será vertida en el interior del molde de caucho. La cera viene en granitos, los cuales se introducen en el interior del horno a una cierta temperatura para fundirlos. Una vez la cera está fundida, se introduce en el interior del molde de caucho a presión para que llegue bien a todos los rincones del molde de caucho. Cabe destacar que el aire del interior del molde sale fácilmente debido a que el molde de

caucho está partido en dos y por las ranuras que se forman al juntar las dos partes, puede salir el aire y dejar el hueco del interior del molde para la cera. Una vez se ha introducido la cera en el interior del molde de caucho se espera a que se enfríe la cera apretando el molde con dos chapas.

A continuación se pone la pieza de cera en el interior de un tubo y posteriormente se recubre de arena. Este proceso también se puede realizar con un recubrimiento de escayola. Para que se pueda verter el metal fundido hay que dejar un canal de vertido y un canal por el cual salga el aire. Para ello, antes de recubrir el modelo de cera con arena, hay que poner dos tubos que lleguen al modelo para formar los canales y posteriormente se recubre con arena (o con escayola). A continuación, se funde la cera del interior del molde al baño María y la cera sale por el canal de llenado. De aquí el nombre de “a la cera perdida”. Una vez extraída la cera del interior del molde ya se tiene completamente conformado el molde, a punto para verter el metal fundido. Hay que destacar que si el molde se ha realizado de escayola, antes de verter el metal fundido se debe desecar el molde para quitarle la humedad.

A la hora de verter el material, nos podemos encontrar con el problema de que el metal fundido solidifique parcialmente antes de entrar completamente, para que esto no ocurra, se debe precalentar el molde y de esta forma el metal no solidifica tan rápidamente. Otro problema que también nos puede surgir a la hora de verter el metal fundido en el interior del molde es que cueste de entrar o que no llegue a todas las partes del molde. Para evitar este problema, podemos introducir el metal fundido mediante centrifugado.

Cuando ya se ha introducido el metal fundido en el interior del molde se deja enfriar el metal. Hay que tener en cuenta que cuando el metal fundido se enfría y solidifica, se contrae, por lo que hay que verter material sobrante para que cuando el metal contraiga no se queden partes de la pieza huecas.

Una vez enfriado el metal, se destruye el molde quedando al descubierto la pieza, y ésta será liberada del entramado del bebedero y así ya tendremos la pieza resultante acabada.

Fundición centrifugada

Horno centrífugo para metal.

El proceso de fundición centrifugada o centrífuga, consiste en depositar una capa de fundición líquida en un molde derevolución girando a gran velocidad y solidificar rápidamente el metal mediante un enfriamiento continuo del molde o coquilla. Las aplicaciones de este tipo de fundición son muy variadas, yendo desde la fabricación de telescopios o partes de joyeríahasta las tuberías, este procedimiento frecuentemente utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y demás objetos simétricos.

Índice

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1   Tecnología

2   Antecedentes históricos

3   Ventajas y Desventajas

o 3.1   Ventajas

o 3.2   Desventajas

Tecnología[editar]

El metal se vierte caliente y fluido en una espiral que se transforma inmediatamente en una capa regular y continua del metal líquido, mantenida en forma cilíndrica por las fuerzas de inercia centrifugas creadas por la rotación de la coquilla. Esta fuerza centrífuga que se desarrolla lanza el metal líquido contra las paredes del molde y aumenta su presión, facilitando el llenado de los huecos y la solidificación en este estado. Simultáneamente se refrigera la coquilla por su exterior para absorber elcalor y bajar la temperatura de la fundición hasta la temperatura de solidificación. En el curso de su enfriamiento, el metal líquido sufre una contracción térmicaprogresiva. El enfriamiento que sigue tiene como efecto una contracción térmica suplementaria del elemento sólido, que se despega de la coquilla y puede entonces extraerse. Tiene una mayor fiabilidad que piezas de fundición estática. Son relativamente libre de la porosidad del gas y la contracción. Muchas veces, los tratamientos de superficie, como carburación, temple y nitruración tiene que ser utilizado cuando un desgaste superficie resistente debe combinarse con una superficie dura y resistente exterior. Una de estas aplicaciones es la tubería bimetálica compuesta por dos concéntricos separados, capas de diferentes aleaciones y metales unidos entre sí. Estos tubos pueden ser económicamente utilizados en muchas aplicaciones y puede ser producido por el proceso de fundición centrífuga. Las características de la fundición dependen de varios parámetros que deben controlarse para tener una producción uniforme. Estos factores son, principalmente:

la temperatura de colada

la composición del material a utilizar

Las instalaciones suelen ser muy costosas y sólo se amortizan fabricando grandes series. Este método de conformación por moldeo tiene su génesis en el desarrollo de las tuberías para saneamiento.

La colada centrifuga es adecuada para la fabricación de cuerpos de revolución huecos, por ejemplo tubos, cilindros, y también casquillos de cojinete. El proceso es adecuado para la producción de estructuras de gran diámetro - tubos de petróleo, instalaciones de la industria química y suministro de agua, etc

Antecedentes históricos[editar]

Ya al principio del siglo XIX nació la idea de emplear la fuerza centrífuga para fundir los objetos de metal; perteneció a Antonio Eckhardt (patente en el año 1809), pero la insuficiencia técnica de las máquinas frenaba su aplicación práctica por la imposibilidad de conseguir el número necesario de revoluciones que dieran la fuerza centrífuga necesaria. En el año 1848 fue otorgada la primera patente en los Estados Unidos a T.G. Lovegrove, de Baltimore. Poco después de progresar la técnicaFernando Arens, en colaboración con Sensaud de De Lavaud, en Brasil, lograron por fin, en 1914, aplicar la fuerza centrífuga en la fundición de metales a escala industrial. Desde el año 1915 se fabrican en Argentina, en los talleres Tamet, tubos centrifugados con una máquina de tipo Arens y De Lavaud. En 1867 Joseph

Monier puso en circulación los tubos de hormigón armado. En 1913 los italianos Diego Matteo y Adolfo Mazza ofrecieron otra variedad de tubos de cemento. Últimamente, la técnica de la construcción se enriqueció con muestras de vidrio termoaislante como material básico en la fabricación. Bloques de vidrio huecos, placas de revestimiento y paneles decorativos hicieron su aparición. En 1941 N. P. Waganoff fabricó tubos de vidrio por el método de centrifugación, que, por la sencillez de la fabricación y por el bajo coste de la misma, supuso una revolución en los métodos de fundición. En la actualidad este tipo de fundición está muy desarrollada y extendida, pudiéndose encontrar una gran variedad de productos realizados con este método.

Ventajas y Desventajas[editar]

Ventajas[editar]

Uniformidad con las propiedades del metal a utilizar.

Se utiliza menos material que con otros procesos.

No hay necesidad de montante.

Se logran las dimensiones requeridas en el exterior de la fundición.

Se producen menos desechos.

Desventajas[editar]

Es necesaria la utilización de un equipo extra para lograr la rotación del molde.

El interior de las piezas suele contener impurezas.

FundiciónPara otros usos de este término, véase Fundición (desambiguación).

Colado del metal fundido.

Se denomina fundición o esmelter (del inglés smelter, ‘fundidor’) al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicaspero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.

Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.

También se conoce como fundición al proceso de extraer metales a partir de sus menas, que suele ser la etapa previa al moldeado metálico (véase Fundición (metalurgia)).

Índice

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1   Etapas del proceso

o 1.1   Diseño del modelo

2   Variantes

3   Véase también

4   Notas

5   Enlaces externos

Etapas del proceso[editar]

Diseño del modelo[editar]

La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, cristal, plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad interna en el molde.

En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.

Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundición:

Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la

contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El

porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.

A esta dimensión se debe dar una sobremedida en los casos en el que se dé un proceso adicional de maquinado o acabado por arranque de viruta.

Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de

desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el

molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se

recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.

Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del

molde con el metal fundido.

Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la

colocación del macho.

Los moldes, generalmente, se encuentran divididos en dos partes, la parte superior denominada cope y la parte inferior denominada draga que se corresponden a sendas partes del molde que es necesario fabricar. Los moldes se pueden distinguir:

Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena húmeda.

Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e inorgánicos para fortalecer el

molde. Estos moldes no son cocidos en hornos y tienen como ventaja que son más

precisos dimensionalmente pero también más caros que los moldes de arena verde.

Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser cocidos debido a sus

aglutinantes (mezcla de arena y resina). Las aleaciones metálicas que típicamente se

utilizan con estos moldes son el latón, el hierro y el aluminio.

Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza metálica por fundición en arena comprende:

Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo. Para ello

primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas

tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán

perfectamente.

Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la

compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante

pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos.

Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca,

será necesario disponer machos, también llamados corazones que eviten que el

metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas

especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es

necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se

juntan ambas caras del molde y se sujetan. Siempre que sea posible, se debe

prescindir del uso de estos corazones ya que aumentan el tiempo para la

fabricación de una pieza y también su coste.

Colada. Vertido del material fundido. La entrada del metal fundido hacia la cavidad

del molde se realiza a través de la copa o bebedero de colada y varios canales de

alimentación. Estos serán eliminados una vez solidifique la pieza. Los gases y

vapores generados durante el proceso son eliminados a través de la arena

permeable.

Vertido del material fundido.

Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un

enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la

pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento

disminuye laproductividad. Además un enfriamiento desigual provoca diferencias

de dureza en la pieza. Para controlar la solidificación de la estructura metálica, es

posible localizar placas metálicas enfriadas en el molde. También se puede utilizar

estas placas metálicas para promover una solidificación direccional. Además, para

aumentar la dureza de la pieza que se va a fabricar se pueden aplicar tratamientos

térmicos o tratamientos de compresión.

Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmolde también

debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción

de nuevos moldes.

Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación,

mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza

puede requerir mecanizado, tratamiento térmico.1

Variantes[editar]

La precisión de la pieza fundida está limitada por el tipo de arena y el proceso de moldeo utilizado. La fundición hecha con arena verde gruesa proporcionará una textura áspera en la superficie de la pieza. Sin embargo, el moldeo con arena seca produce piezas con superficies mucho más lisas.

Para un mejor acabado de la superficie de las piezas, estas pueden ser pulidas o recubiertas con un residuo de óxidos, silicatos y otros compuestos que posteriormente se eliminarían mediante distintos procesos, entre ellos el granallado.

Moldeo en arena verde. La arena verde es una mezcla de arena de sílice, arcilla,

humedad y otros aditivos. Este moldeo consiste en la elaboración del molde con

arena húmeda y colada directa del metal fundido. Es el método más empleado en

la actualidad, con todo tipo de metales, y para piezas de tamaño pequeño y medio.

No es adecuado para piezas grandes o de geometrías complejas, ni para obtener

buenos acabados superficiales o tolerancias reducidas.

Moldeo en arena químico. Consiste en la elaboración del molde con arena

preparada con una mezcla de resinas, el fraguado de estas resinas puede ser

por un tercer componente líquido o gaseoso, o por autofraguado. De este

modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de

mayor tamaño y mejor acabado superficial.

Moldeo en arena seca. La arena seca es una mezcla de arena de sílice seca,

fijada con otros materiales que no sea la arcilla usando adhesivos de curado

rápido. Antes de la colada, el molde se seca a elevada temperatura (entre 200

y 300 °C). De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite

fundir piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor

precisión dimensional y mejor acabado superficial.

Moldeo mecánico. Consiste en la automatización del moldeo en arena verde.

La generación del molde mediante prensas mecánicas o hidráulicas, permite

obtener moldes densos y resistentes que subsanan las deficiencias del

moldeo tradicional en arena verde. Se distingue:

Moldeo Horizontal. A finales de los años 50 los sistemas de pistones

alimentados hidráulicamente fueron usados para la compactación de la arena

en los moldes. Estos métodos proporcionaban mayor estabilidad y precisión

en los moldes. A finales de los años '60 se desarrolló la compactación de los

moldes con aire a presión lanzado sobre el molde de arena precompactado.

La mayor desventaja de estos sistemas es la gran cantidad de piezas de repuesto que se consumen debido a la multitud de partes móviles, además de la producción limitada unos 90-120 moldes por hora.

Moldeo vertical. En 1962 la compañía danesa Dansk Industri Syndikat (DISA)

implementó una ingeniosa idea de moldeo sin caja aplicando verticalmente

presión. Las primeras líneas de este tipo podrían producir 240 moldes por

hora y hoy en día las más modernas llegan a unos 550 moldes por hora.

Aparte de la alta productividad, de los bajos requerimientos de mano de obra y

de las precisiones en las dimensiones, este método es muy eficiente.

Moldeo en arena “matchplate”. Este método fue desarrollado y patentado en

1910. Sin embargo, no fue hasta principio de los años '60 cuando la compañía

americana Hunter Automated Machinery Corporation lanzó su primera línea

basada en esta tecnología. El método es similar al método vertical. El principal

proveedor es DISA y actualmente este método es ampliamente utilizado,

particularmente en Estados Unidos, China y la India. Una gran ventaja es el

bajo precio de los modelos, facilidad para cambiar las piezas de los moldes y

además, la idoneidad para la fabricación de series cortas de piezas en la

fundición.

Moldeo a la cera perdida   o   microfusión . En este caso, el modelo se fabrica

en cera o plástico. Una vez obtenido, se recubre de una serie de dos capas, la

primera de un material que garantice un buen acabado superficial, y la

segunda de un material refractario que proporciones rigidez al conjunto. Una

vez que se ha completado el molde, se calienta para endurecer el

recubrimiento y derretir la cera o el plástico para extraerla del molde en el que

se verterá posteriormente el metal fundido.

Fundición en coquilla. En este caso, el molde es metálico.

Fundición por inyección

Fundición prensada

Fundición a baja presión

Es un sistema de fundición que consiste colocar un crisol de metal fundido en un

recipiente a presión. Un tubo de alimentación conecta el metal de crisol con la

entrada del molde. Se inyecta aire comprimido o un gas inerte en el recipiente a

una presión de 20-105 kN/m². Al inyectarlo la única salida del metal será el tubo

por lo que se genera el flujo de metal, que llena la matriz y forma la pieza. La

presión se mantiene durante la solidificación para compensar la contracción

volumétrica. No son necesarias ni mazarotas ni alimentación de colada.

Fundición centrifugada

INTRODUCCION

El propósito que se persigue con este trabajo, es ampliar y tener un mayor conocimiento sobre los metales y el curso que estos siguen al ser fundidos a altas temperaturas.A pesar de que el conocimiento se adquiere con la practica basándose muchas veces en teorías a través del tiempo, es importante leer y conocer, ampliar nuestra capacidad cerebral y obtener beneficios que en un mañana nos servirá para resolver conflictos y persuasiones de nuestra vida.

Esperamos que este material resumido en importantes fragmentos sirva de provecho y que las conclusiones sean las mas atinadas.

INDICE

1. Fundición

2. Requisitos principales de un metal fundido antes del vaciado3. Clasificación de hornos usados para la fusión4. Hornos para la fusión de metales.

5. Tipos de Hornos usados en fundición6. Convertidores7. Punto de fusión aproximado de metales

8. Herramientas, equipos y medios auxiliares para la fundición

9. Vaciado de lingotes

Vaciado de lingotes de acero

Tipos de lingotes de acero

Defectos del lingote de acero

10. Vaciado en arena

11. Otros procesos de vaciado

12. Arena y Mezcla para moldeo

13. Formación granulométrica y clasificación de yacimientos

14. Moldeo para fundición

a) Materiales para moldeo

b) Tipos y clasificación de los moldes

c) Maquinas centrifugas de arenas

Tipos

15. Sistema de alimentación

Elementos

Tipos

16. Escoriadores o separadores de escorias

Tipos

17. Fundición de Hierro Colado.

FUNDICION

Productos carburados presentados o que se pueden presentar, después de la solidificación, eutéctica (eutéctica de cementita en las fundiciones blancas y eutéctica con grafito laminar en los grises). En ausencia de otros elementos distintos del carbono, este corresponde a c>1,7%. Este contenido limite varia con los demás elementos, pero puede ser definido en función del análisis químico como la red de eutéctica de cementita (o las plaquitas de grafito) se oponen a las deformaciones plásticas, estos productos son pocos o nada maleables.

Es en esencia una aleación hierro carbono que contiene eutéctica.

En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusión del metal no constituía una parte integral de proceso. El mineral se reducía químicamente empleando carbón vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La técnica de la producción de las altas temperaturas no había avanzado lo suficientemente en una época para hacer posible la fusión del hierro en una escala industrial, aun hoy en día, algunos metalescomo por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusión muy elevados, se producen mas convenientemente por métodos de metalúrgica de polvo. Sin embargo, en el grueso de la producción metalúrgica, la fusión y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura.La introducción de metales tales como el titanio en la esfera de las operaciones metalúrgica, trajo consigo nuevas dificultades a resolver. El titanio fundido reacciona no solamente con la mayor parte de los gases, sino que también ataca a todos los refractarios artodoxos empleados en los hornos. El método un tanto nuevo de fundir el titanio, por

medio de un arco eléctrico en un crisol de cobre enfriado por agua, es el que se emplea actualmente.

REQUISITOS PRINCIPALES DE UN METAL FUNDIDO ANTES DEL VACIADO SON:

Que su composición química y pureza se haya mantenido durante la fusión.

Que se encuentre a la temperatura de vaciado correcta.

La obtención de temperatura de vaciado correcta es sumamente importante si se vacía el metal o la aleación a una temperatura demasiado baja puede no fluir adecuadamente y no llenar todas las regiones del molde y en el mejor de los casos se puede resultar un vaciado con numerosas rechupes.

El uso de una temperatura de vaciado innecesariamente alta por otra parte puede conducir a una fusión gaseosa y la formación de burbujas en el vaciado resultante.

Durante la fusión pueden ocurrir cambios en la composición de la carga, es probable que esto suceda cuando uno de los ingredientes es volátil a la temperatura de vaciado de la aleación.

La fuente mas común de impurezas durante un proceso de fusión es el combustible o losproductos de la combustión.

Según (Ballay) podemos clasificar en cuatro grupos una serie de fundiciones especiales que respondan a necesidades muy variadas:

Fundición grises y metálicas

Fundición blancas especiales

Fundiciones refractarias

Fundiciones resistentes a la corrosión.

CLASIFICACION DE LOS HORNOS usado para la fusión:

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y diseño. Varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinada por los siguientes factores:

Necesidades de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a la temperatura de vaciado requerida.

La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición.

La producción requerida del horno.

El costo de operación del horno.

LOS HORNOS PARA FUSION DE METALES:

Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible o sus productos de combustibles.

Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto intimo con el combustible y losproductos de combustión. El horno mas importante en este grupo es el de cubilote.

Hornos en los que la carga esta aislada del combustible pero en contacto con los productosde la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero.

Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo.

Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción.

TIPOS DE HORNOS USADOS EN FUNDICION:

El cubilote de fundición.

Los hornos de reversos.

Hornos rotatorios.

Hornos de crisol.

Hornos de crisol de tipo sosa.

Hornos basculantes.

Hornos de aire.

Hornos eléctricos. Pueden ser de acero o de inducción.

Convertidores: no es fundamentalmente un horno de fusión, aun cuando se use en la producción de acero para manufactura de vaciado.

PUNTO DE FUSION APROX. DE LOSMETALES:

Los metales se funden a diferentes temperaturas.

La tabla siguiente muestra los puntos de fusión de los metales mas comunes.

METALES PUNTO DE FUSION

Estaño 240°C (450°F)

Plomo 340°C (650°F)

Cinc 420°C (787°F)

Aluminio 620°-650°C (1150°-1200°F)

Bronce 880°-920°C (1620°-1680°F)

Latón 930°-980°C (1700°-1800°F)

Plata 960°C (1760°F)

Cobre 1050°C (1980°F)

Hierro fundido 1220°C (2250°F)

Metal monel 1340°C (2450°F)

Acero de alto carbono 1370°C (2500°F)

Acero medio para carbono 1430°C (2600°F)

Acero inoxidable 1430°C (2600°F)

Níquel 1450°C (2640°F)

Acero de bajo carbono 1510°C (2750°F)

Hierro forjado 1593°C (2900°F)

Tungsteno 3396°C (6170°F)

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MEDIOS AUXILIARES PARA LA FUNDICION:

Durante la ejecución de los diversos trabajos que el obrero moldeador o fundidor realiza en la fabrica, sean artesanales o con algún desarrollo, es necesario utilizar distintos tipos de herramientas manuales para formar los moldes.

Tipos de herramientas:

palas

picos y horquillas

reglas

agujas de ventilar

paletas de alisar

alisadores

espátulas

puntas o extractores de moldeo

martillos y macetas

mordaza o presillas

EQUIPOS DE MOLDEO

Bajo el nombre de equipos de moldeo se designan a todos los tipos de herramientas y medios que dispone el taller de moldeo,fundición o fabrica para realizar diferentes trabajos.

pisones o atacadores

pisones neumáticos.

Medios auxiliares:

cribas atomices

pulverizadores

fuelle de mano

estuches para herramientas.

VACIADOS DE LINGOTES

Cuando debe producirse un metal en forma forjado?, primero se vacía como un lingote de forma y tamaño adecuados para su proceso en la planta de que se disponga. Aun cuando el acero se vacía en lingotes de sección aproximadamente cuadrada las aleaciones no ferrosas frecuentemente se vacían como placas planas, que se lamina para formar cinta o laminas, barras para la producción de alambre, y bilets cilindros para extruir secciones.

Vaciado de lingotes de acero: cuando la carga de un horno productor esta lista se vacía en una cuchara llenadora que ha sido llevada a la plataforma de llenado por medio de una grúa viajera eléctrica. la cuchara es un recipiente de acero cubierto con refractario y equipada con un muñón en cada lado, que sirven para levantarla con el objeto de que la escoria que flota en la superficie del acero fundido no entre a los lingotes , la carga vacía por el fondo de la cuchara.

Cuando ha sido vertido el acero fundido en la cuchara puede dosificarse con ferromagnesio, ferrosilicio o aluminio, entonces se le permite reposar por un tiempo para que la escoria y otros materiales no metálicos floten en la superficie, después de lo cual es vaciado a moldes para lingotes.

Tipos de lingotes de acero:

colmado

semicolmado

efervescente.

Defectos de los lingotes de acero:

Los defectos que comúnmente se encuentran en los lingotes de acero se pueden clasificar en dos grupos principales:

los que ocurren interiormente

los que se manifiestan sobre o muy cerca de la superficie.

Otras fallas son el resultado de una mala operación y pueden ser eliminadas completamente corrigiendo errores en los procesos de fundido o de vaciado.

VACIADOS EN ARENA

A parte de los metales metalúrgicos formados por métodos en que interviene la metalurgia de polvos, los metales y las aleaciones se funden primero y luego se vacían en un molde de forma predeterminada. En algunos casos, el molde puede ser de forma simple obteniéndose lingote que subsecuentemente se forma plásticamente por forjado, laminado o extrusión.

Pasos básicos en un proceso de vaciado de arena:

Requiere primero del moldeo en arena de fundición, alrededor de un patrón adecuado de tal manera que este pueda retirarse, dejando un cavidad de la forma requerida en arena. Para facilitar este procedimiento, el molde de arena se divide en dos o mas partes.

En vaciados de formas simples, puede usarse un molde de dos partes, en el que cada mitad esta contenida en un marco en forma de caja.

Defectos en los vaciados de arena:

Los defectos pueden presentarse por fallas técnicas que se pueden clasificar bajo los siguientes encabezados:

Mala practica en la fusión.

Mala practica en el vertido.

Moldeo pobre.

Diseño incorrecto del moldeo, composición incorrecta del metal.

Si un vaciado tiene cargadores inadecuados los efectos de fechupe se pueden manifestar como porosidad interna, cavidades, o bien, en la forma de depresiones en la superficie del vaciado, como se ha indicado antes.

las burbujas

las inclusiones

los pliegues fríos

roturas en calientes.

Otros procesos de vaciado:

Existen muchos procesos de vaciado de aplicación comparativamente especializada, en este caso mencionaremos los tres mas importantes:

Vaciado centrifugo

Vaciado semicentrifugo

Centrifugo.

ARENA Y MEZCLA PARA MOLDEO

La arena es el material básico que emplea el moldeador para confeccionar sus moldes, para los diversos tipos de metales y aleaciones que usualmente se producen en los talleres y fabricas de producción.

La planta centralizadora de arena ubicada en un taller o fabrica suministra arenas ya preparadas mediante un sistema de cintas transportadoras a las distintas secciones del moldeo, a través de los depósitos y tolvas de almacenaje, situados en mayor altura y que reciben continuamente la arena usada para acondicionarla nuevamente.

Distintos tipos de arenas para moldeo:

Arena Verde: es una arena húmeda, es decir, que se ha secado.

Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas.

Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extraído este, formará la capa interna del molde.

Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado.

Otros tipos de arena son:

Arena negra

Arena sintética

Arena naturales

Arena para machos

Arena al aceite.

FORMACION GRANULO METRICA Y CLASIFICACION DE YACIMIENTOS

Las cuencas para la fundición están constituidas en general por granos de cuarzo asociados a alguna clase de arcilla y es frecuente que contengan otros minerales en pequeñas cantidades como el feldespato.

La naturaleza de estos minerales depende de la roca de la que se origino la arena.

El color de las arenas varia entre el blanco puro y el rojo oscuro o pardo según las impurezas que contengan.

De acuerdo con los criterios manejados podemos dar a las arenas una clasificación atendiendo al agente principal que influyo en su formación en los depósitos que actualmente se conoce.

Arenas arrastradas por el viento.

Arenas de ríos o fluviales.

Arenas de lagos.

Arenas de desembocaduras.

Arenas de playas.

Arenas de glaciares.

MOLDEO PARA FUNDICION

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Materiales para moldeo:

Para la confección de modelos se emplean materiales muy variados como son:

maderas

los metales blandos

las aleaciones de aluminio

el hierro

el latón

el yeyo

los plásticos, la goma y otros compuestos.

Cada material tiene características especiales que deben tenerse en cuenta al emplearse en un modelo.-

Tipos y clasificación de los modelos:

Los modelos como su nombre lo indica son la representación genérica de las piezas y están destinados a reproducir en negativo su forma en el molde de arena, para luego ser llenado con aleación liquida y obtener la representación real de una pieza o perfil deseado.

Modelos enterizos sencillos.

Modelos enterizos complejos.

Modelos divididos o partidos.

Modelos divididos complejos.

Modelos internos o caja de macho.

Maquina centrifugadoras de arena:

Se basan todas en el mismo principio; lanzar al espacio por un mecanismo cualquiera la arena que se quiera desmenuzar, de modo que tal partes gruesas se desintegran por la acción de la resistencia.

Tipos:

Desintegrado centrifugo.

Centrifugador de cinta.

SISTEMA DE ALIMENTACION

El llenado de un molde con metal o aleación liquida es una operación importante y cuidadosa para obtener piezas sanas con buena estructura.

Para llevar el metal o aleación liquida al interior de un molde es preciso dotarlo con los correspondiente conductos de colada que unidos entre si contribuyen a que este fluya a la cavidad interna.

Elementos del sistema de alimentación:

Se llama sistema de alimentación al conjunto de tazas de colada, canales, respiraderos y mazarotes que unidos entre si conducen el metal o aleación liquida a la cavidad interna del moldeo.

Tipos de elementos que integran el sistema de alimentación para un molde de arena cualquiera:

Taza de colada

Taza de colada cónica tradicional

Taza en forma de tacón de escorias

Taza de colada con fondo plano

Taza de colada anulares

Taza de colada de doble comunicación externa.

Escoriadores o separadores de escorias:

Es el canal distribuidor intermedio de sección generalmente trapezoidal que une el orificio de bajada con los canales de admisión a la pieza.

Tipos:

Escoriador en zigzag

Escoriador con cambio de dirección

Separador de escoria con macho filtro

Escoria con trampa angular.

FUSION DE HIERRO COLADO

En esta fusión el cubilote se emplea en mayores escala que cualquier clase de horno. El tamaño del cubilote generalmente se expresa en función del diámetro interno al nivel de las toberas. Esa dimensión rige al área transversal de la zona de fusión y el ritmo de fusión en toneladas por hora.

La carga metálica al cubilote consiste de hierro, en lingote, pedacería de la fundición, pedacería de hierro fundido comprando algunas veces pedecería de hierro.

El hierro lingote de alto horno se vacía, ahora generalmente dentro de moldes metálicos en maquinarias adecuadas.

El coque usado como combustible en el cúbilo debe ser de una variedad dura y densa con un contenido de cenizas no superior al 10% y un contenido de azufre de 10% como máximo.

Una vez fundido la primera carga de metal , la altura de la cama de coque reducirá en unos 15 cm. este coque quemado de la cama debe ser sustituido por una carga de coque o capa que sigue a la carga de metal.

Algunas veces se agregan pequeñas cantidades de feldespato con a caliza. Este es un mineral químicamente neutro, que se funde a bajas temperaturas y ayuda as a producir una escoria mas fluida en el cubilote.

BIBLIOGRAFIA

Ingeniería Metalúrgica

Tomo II

Por: Raymundo A. Higgins.

Tecnología de moldeo de fundición

Por: Luis A. Olivia.

Metalúrgica

Por: Luigi Losana.

CONCLUSION

Al completar este material hemos llegado a la conclusión de que tan importante es tener conocimiento, de que tan importante es para la humanidad saber el proceso químico, fisiológico y biológico de las cosas que nos rodean.

Este proceso de fundición de metales es considerado como uno entre tantos procesos que sirven de evolución a la humanidad y cambian el curso de nuestras vidas.

En realidad es un soporte mundial para todos los seres humanos, este procedimiento de fundición.

Normas de seguridadEn las fundiciones existen muchos peligros: El ambiente caliente y el potencial de quemaduras o incendios alrededor de los hornos y los crisoles. De los metales fundidos se desprenden gases. Los materiales utilizados en los moldes de arena pueden crear sílice cristalina. Los dispositivos de corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo. Las bandas transportadoras, las trituradoras y prensas de troquelado presentan peligros de atrapar o aplastar partes del cuerpo. Estas actividades combinadas producen un ambiente ruidoso. Los trabajadores necesitan buenas prácticas de trabajo, ventilación adecuada y equipos de protección personal (PPE, por sus siglas en inglés) para estar seguros.

Los PPE le protegen contra el ambiente de la fundición. Use zapatos de cuero, guantes y anteojos con resguardos laterales. Un sombrero con ala le protege contra salpicaduras. Use protección para los oídos en ambientes ruidosos. Cuando trabaje directamente con metales fundidos, en el calor o cerca de las llamas, use un casco de seguridad, delantal, chamarra o capa, chaparreras y polainas de cuero, de tela de fibra de vidrio con recubrimiento de aluminio, de telas sintéticas o de lana tratada. Considere una careta de tela de alambre, dependiendo de las tareas que haga.

1. El orden y la vigilancia dan seguridad al trabajo. Colabora en conseguirlo.2. Corrige o da aviso de las condiciones peligrosas e inseguras.3. No uses máquinas o vehículos sin estar autorizado para ello.4. Usa las herramientas apropiadas y cuida de su conservación. Al terminar el trabajo déjalas en el sitio adecuado.5. Utiliza, en cada paso, las prendas de protección establecidas. Mantenlas en buen estado.6. No quites sin autorización ninguna protección de seguridad o señal de peligro. Piensa siempre en los demás.7. Todas las heridas requieren atención. Acude al servicio médico o botiquín8. No gastes bromas en el trabajo. Si quieres que te respeten respeta a los demás9. No improvises, sigue las instrucciones y cumple las normas. Si no las conoces, pregunta10. Presta atención al trabajo que estás realizando. Atención a los minutos finales. La prisa es el mejor aliado del accidente.