MOLDEO EN

ARENAPresentado por:Wilmer Alejandro Rodríguez AgudeloJuan Herneesto Flores AngaritaEctor de Jesus RojasJeison Alfonso Castellanos

MOLDE  Podemos decir que estamos ante una ciencia artística en

la que se necesitan conocimientos y amplia experiencia.

El modelo no reproduce la pieza exactamente, lo cual representa un problema.

Los modelos suelen ser mayores que las piezas, ya que el metal fundido, al enfriarse sufre una contracción.

También se debe tener claro que existen ciertos límites a la hora de la consecución de las piezas.

Otro aspecto que debemos prever son las salidas de los modelos, de tal modo que sea posible dejar la huella en la arena sin arrastrar esta al extraer el modelo.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ARENAS DE MOLDEO

Las arenas silito-aluminosas procedentes de la descomposición de rocas ígneas son las más utilizadas y se llaman tierras de moldeo.

Sus granos están entre 0’1 y 0’3 mm. y, fundamentalmente, están formadas por cuarzo y arcilla, de los cuales se exigen unos porcentajes, aunque puede que tengan otros elementos secundarios.

El cuarzo (SiO2) es el principal componente y, por tanto, su proporción la mayor (80-90%).

La arcilla es un silicato de alúmina hidratado y su porcentaje suele estar en torno al 10%. Se encuentra rodeando a los granos de cuarzo, es decir, actúa de aglutinante.

El porcentaje de humedad de las arenas está en torno al 10%. Esa agua se encuentra, por un lado, formando parte de la propia constitución de la arcilla y, por otro, como agua libre formando parte de una humedad que puede tener o que podemos provocar.

Las arenas de molde naturales tienen entre un 5 y un 7% de humedad.

PROPIEDADES DE LAS ARENAS DE MOLDEO

Las propiedades son algo así como la actitud que tiene la arena para el fin al que va destinada. Las propiedades fundamentales son:

  Plasticidad. Permeabilidad. Refractabilidad. Cohesión.

1. Plasticidad

Capacidad para reproducir los detalles de los modelos. Depende de:

 Deformabilidad: Actitud para cambiar de forma. Depende

de los porcentajes de arcilla, de la humedad e, incluso, de la forma del grano.

Fluencia: Capacidad de transmitir la presión a través

de ella.

2. Permeabilidad

Es la facilidad para dejarse atravesar por el aire y los gases que se desprenden al realizar la colada. Depende del tamaño y forma de los granos, del contenido en arcilla, de la presión y del porcentaje de humedad.

3. Refractabilidad

Es la capacidad para soportar temperaturas elevadas. Depende del tipo de arcilla.

4. Cohesión

Capacidad de permanecer los granos unidos entre sí. Depende del porcentaje de arcilla.

FUNDICION CENTRIFUGA

La fundición centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el metal, utilizando así la fuerza centrifuga para acomodar el metal al molde. Se obtienen mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere propiedades físicas superiores. Las piezas de forma simétricas se prestan particularmente para este método, aun cuando se puede producir otros muchos tipos de piezas fundidas.

1. Fundición centrífuga real

Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación.

 2. Fundición semi-centrífuga

Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos delos moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad.

3.Centrifugado

Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

CLASIFICACIÓN DE LAS ARENAS DE MOLDEO

Se pueden tener distintas clasificaciones:

·        Por su origen.·        Por su estado o utilizacion.·        Por su aplicación en el moldeo.·        Según su utilización.

1. POR SU ORIGEN

a-Naturales o tierras de moldeo: Son elementos provenientes de la

naturaleza como materia prima.

b-Sintéticas: Son elementos creados por el

hombre artificialmente.

2. POR SU ESTADO O UTILIZACION

a-  Arena verde:  Es cuando está húmeda con el agua imprescindible para darle plasticidad

y cohesión. El moldeo en verde se utiliza fundamentalmente, para piezas de tamaño pequeño y mediano, por la economía y rapidez que supone no tener que secar los moldes. El porcentaje de humedad debe ser inferior al 8% para evitar un excesivo desprendimiento de gases durante la colada.

b-  Arena seca o de estufa:  Es cuando se elimina la humedad de los moldes calentándolos. Se utiliza

para fundir piezas de grandes dimensiones con formas complicadas o de elevada calidad. Sus principales ventajas son: menor tendencia a producir poro, mejor resistencia mecánica y mejor precisión en las dimensiones. Sus inconvenientes son el mayor costo, y la pérdida de tiempo en el secado.

c-  Arena vieja o de montón: Se obtiene al desmoldear las piezas fundidas, ha perdido las propiedades

por la temperatura a que ha estado sometida. Se puede regenerar adicionándole arcilla o mezclándola con arena nueva.

d- Arena de moldeo o de cargar:  Es la que está en íntimo contacto con el modelo y con el metal

fundido durante la colada. Es siempre arena nueva o regenerada.

e- Arena de relleno: Envuelve a la de moldeo y llena el resto de la caja. Se utiliza

arena usada o de montón.

f- Arena para machos: Se destina a la elaboración de los mismos y se utiliza arena extra

silícea de granos redondeados y tamaño uniforme, aglomerada con aglomerantes especiales, para machos.

g- Barro:  Es el producto que se obtiene mezclando en molinos de cilindros,

arena rica en arcilla, estiércol de caballo, paja y crines de caballo y la cantidad de agua suficiente para obtener una masa consistente. Se emplea para enlucir la superficie rugosa de los moldes construidos con ladrillos refractarios.

3. SEGÚN SU ESTRUCTURA

a- Grano redondo: Proporciona una mayor resistencia de entrelazamiento si

se apisona o compacta de forma adecuada.

b- Granos redondos : Fluyen mejor, tienen mayor resistencia de compresión y

mejores propiedades de ventilación.

c- Grano Subangular: Las propiedades están entre las de grano redondo y las

angulares.

d- Arenas compuestas: No se usan con frecuencia debido a sus propiedades

finales impredecibles.

4. SEGÚN SU UTILIZACION

a- Para molde. Es la que se utiliza…..

b- Para macho. Es la que se utiliza……

5. OTRAS CLASES

a- Arenas incrustadas:  Han estado en contacto con el metal y están deterioradas.

b- Adobadas:  Tienen elementos adicionales para cohesionar.

c- De carbonato o negras:  Se les adiciona un pequeño porcentaje (2-3%) de carbón.

d- Al cemento: Se  les aporta cemento en un porcentaje variable y agua y se utilizan

para obtener piezas muy grandes y exigentes, como pueden ser las hélices de los barcos.

e- Barros:  Son aquellas con un porcentaje de arcilla muy elevado (hasta un 20%)

y otros elementos como cal y óxidos de hierro. Se utilizan para moldear aceros. 

ADITIVOS DE LAS ARENAS

Los aditivos normalmente se dividen en dos grupos:  

Aglutinantes.

Revestimiento.

1.Aglutinantes

Son sustancias que se mezclan con las arenas destinadas al moldeo de machos y aportan una serie de cualidades o mejoran las ya existentes. Tienen la capacidad de volatilizarse produciendo muy pocos gases, hacen que la arena se desmorone con más facilidad. Los más utilizados son:

a- Aceites: El más usado es el de linaza.

b- Dextrinas:  Se obtienen a partir de la harina de trigo.

c- Resinas sintéticas:  Son derivados plásticos termoestables.

2.Revestimiento 

Se emplean dos tipos: a- Para cajas: Facilitan la extracción de la pieza .

b- Para machos: Los segundos garantizan el llenado completo de las

zonas más complejas.

Otras misiones de los revestimientos es evitar adherencias, proteger al ser muy refractarios y, en cierto modo, formar una película protectora al estar situados entre el metal y la arena. Los más usados son los polvos de carbón y los negros líquidos.

Partes de un molde

1. IMPRENTA O HUELLA2. ARENA DE CONTACTO3. ARENA DE RELLENO4. CANAL DE ATAQUE5. PIE DE COLADA OTACON DE ARENAS6. CANAL DE ESCORIAS O DISTRIBUIDOR7. DESCENSO DE COLADA8. EMBUDO O BASIN9. CAJA DE MOLDEO O BASTIDOR10. GUIAS11. OREJAS12. ANGULO DE SALIDA13. TAPA14. BASE

MOLDES TRANSITORIOS O PERDIDOS

Para la confección de los moldes (desechables), se pueden emplear diferentes materiales como: tierra sintética, arena revestida o una combinación de los mismos. La elección de estos materiales se determina luego de haber evaluado dimensiones, forma, peso y cantidades estimadas a producir. El método de fundición en arena es especialmente adecuado para la obtención de formas complicadas. En muchos casos este procedimiento es la única solución técnica a le que se puede recurrir para moldear piezas con machos de formas complejas.

MOLDES TRANSITORIOS O PERDIDOS

Ventajas:  Amplia variedad de

tamaños. Económico:

inversión en equipos reducida.

Rápido y flexible para series cortas o prototipos.

 

Inconvenientes:  Tolerancias

dimensionales amplias. Aspecto y calidad

superficial pobre. Piezas con resistencia

mecánica reducida. Cadencias de

producción bajas (artesanal).

Almacenaje de moldes limitado

DEFECTOS

Muchos tipos de defectos en fundiciones con causados por el tipo de flujo del metal liquido en las cavidades y el encogimiento del metal durante la solidificación , junto con otras causas.

Si el metal esta impedido de contraerse libremente durante la solidificación como se dijo antes, ocurren grietas en el material, y aunque muchos factores influyen en esto, la existencia granos gruesos  y elementos agregados de baja temperatura de fusión, incrementan la tendencia al agrietamiento. El diseño de moldes y fundiciones deben por lo tanto tomar en cuenta estos efectos.

Existen muchos otros tipos de defectos en las fundiciones como los debidos  a los gases atrapados, la presencia de óxidos y contaminantes, algunos defectos como estos se enuncian a continuación:

1. Llenado incompleto 

Este defecto aparece en una fundición que solidificó antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Las causales típicas incluyen:

a- Fluidez insuficiente del metal fundido.

b- Muy baja temperatura de vaciado.

c- Vaciado que se realiza muy lentamente.

d- Sección transversal de la cavidad del molde muy delgada.

2. Junta fría

Una junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a solidificación o enfriamiento prematuro. Sus causas son similares a las del llenado incompleto

3. Metal granoso o gránulos fríos

Las salpicaduras durante el vaciado hacen que se formen glóbulos de metal que quedan atrapados en la fundición. Un buen diseño del sistema y de los procedimientos de vaciado que eviten las salpicaduras puede prevenir este defecto.

4. Cavidad por contracción

Este defecto es una depresión de la superficie o un hueco interno en la fundición debido a la contracción por solidificación que restringe la cantidad de metal fundido disponible en la última región que solidifica. Ocurre frecuentemente cerca de la parte superior de la fundición, en cuyo caso se llama rechupe. El problema se puede resolver frecuentemente por un diseño apropiado de la mazarota.

5. Microporosidad

Se refiere a una red de pequeños huecos distribuida a través de la fundición debida a la contracción por solidificación del último metal fundido en la estructura dendrítica el defecto se asocia generalmente con las aleaciones, debido a la forma prolongada, en que ocurre la solidificación en estos metales.

6. Desgarramiento caliente

Este defecto, también llamado agrietamiento caliente, ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación causado por la indisponibilidad del metal En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente, al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación.

7. Sopladuras Este defecto es una

cavidad de gas en forma de pelota causada por un escape de gases del molde durante el vaciado. Ocurre en la superficie de la parte superior de la fundición o cerca ella. La baja permeabilidad, pobre ventilación y el alto contenido de humedad en la arena del molde son las causas generales.

8. Puntos de alfiler

Es un defecto similar al de las sopladuras que involucra la formación de numerosas cavidades pequeñas de gas en la superficie de la fundición o ligeramente por debajo de ella.

9. Caídas de arena

Este defecto provoca una irregularidad en la superficie de la fundición, que resulta de la erosión del molde de arena durante el vaciado. El contorno de la erosión se imprime en la superficie de la fundición final.

10. Costras

Son áreas rugosas en la superficie de la fundición debido a la incrustación de arena y metal. Son causadas por desprendimientos de la superficie del molde que se descascaran durante la solidificación y quedan adheridas a la superficie de la fundición.

11. Penetración

Cuando la fluidez del metal líquido es muy alta, éste puede penetrar en el molde o en el corazón de arena. Después de la solidificación, la superficie de la fundición presenta una mezcla de granos de arena y metal. Una mejor compactación del molde de arena ayuda a evitar esta condición.

12. Corrimiento del molde

Se manifiesta como un escalón en el plano de separación del producto fundido, causado por el desplazamiento lateral del semimolde superior con respecto al inferior.

13. Corrimiento del alma

Un movimiento similar puede suceder con el corazón, pero el desplazamiento es generalmente vertical. El corrimiento del corazón y del molde es causado por la flotación del metal fundido.

15. Molde agrietado (venas y relieves)

Si la resistencia del molde es insuficiente, se puede desarrollar una grieta en la que el metal líquido puede entrar para formar una aleta en la fundición final.