REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN SUPERIORUNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHOESCUELA DE INGENIERA DE MANTENIMIENTONCLEO EL TIGRE

Fundicin.-

Integrante:Rodriguez, Ana C.I: 17.010.332

EL TIGRE, JUNIO DE 2011.-

DEFINICION DE FUNDICION:Se denomina fundicin al proceso de fabricacin de piezas, comnmente metlicas pero tambin de plstico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. Con respecto al acero podemos decir, que las fundiciones son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono vara entre 2,14% y 6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rgidos). Comnmente las ms usadas estn entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de carbono carecen de valor prctico en la industria. Adems de hierro y carbono lleva otros elementos de aleacin como silicio, manganeso, fsforo, azufre y oxgeno.Seguirn el diagrama de equilibrio estable (Fe-C) (o su porcin Fe-Fe3C) o meta estable dependiendo de distintos factores, principalmente de si se produce o no la grafitizacin.Obtienen su forma definitiva por colada, permitiendo la fabricacin con relativa facilidad de piezas de grandes dimensiones y pequeas complicadas. Son ms baratas que los aceros y de fabricacin ms sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusin a temperaturas ms bajas (adems es fcil de mecanizar). Actualmente, se fabrican fundiciones con excelentes propiedades mecnicas, hacindole la competencia a los aceros tradicionales.Para la fundicin debe fabricarse un molde con cavidad con la forma y tolerancias de la pieza ya que esta contrae cuando enfra. El material del molde debe ser refractarios y los equipos con temperatura adecuada, ms un ventero adecuado para evacuar aire y gases de fundicin.De ms esta decir que el molde debe permitir el retiro de la colada y para luego hacer operaciones de eliminacin de sobrantes.

Hay seis tipos de procesos de colado:1. fundicin en arena1. fundicin en molde permanente1. fundicin en matriz1. fundicin por centrifugado1. fundicin por revestimiento(cera perdida)1. fundicin por casquete(o vaina).

FUNDICION EN ARENA: Para producir un molde la fundicin de arena se comprime esta sobre un modelo de la pieza. Luego se quita el modelo. Una abertura llamada bebedero est conectada con la cavidad por canales de conducto. El metal fundido se vierte por el bebedero y entra en la cavidad controlado por la amplitud de la boca de ingreso. Los modelos se hacen en maderas o metal; el primero es para series limitadas al igual que para modelos muy grandes, en tanto que le segundo (metal) se hace en aluminio (ms usado) o magnesio, pero estos son difciles de lograr con exactitud y detalle. Para la colada el modelo se realiza con previsin de tolerancias por solidificacin y enfriamiento resultando el modelo un poco ms grande. Para el desmolde se realiza el modelo con un ngulo de desmolde de un grado aprox.La arena provee las cualidades refractarias. La adherencia esta provista por la arcilla hmeda y la permeabilidad depende las partculas de arena y de contenido de arcillo. El aplastamiento es el resultado de la presencia de cereales y otros materiales orgnicos que se queman al ser expuestos al metal caliente reducindose la resistencia de la arena.

La arena moldeo contiene:8 a 14% de arcilla4 a 8 % de humedadLas fundiciones modernas usan las arenas llamadas sintticas. Se fabrican a partir de slice limpia (dixido de silicio), zirconio y arcillas controladas como bentonita, caolinita. Estas son mas uniformes que las naturales y ms permeables y refractarias, pero si no son estrechamente controlados el moldeo manual es ms difcil.Para fundiciones pequeas es conveniente el uso de arena de grano fino. Para fundiciones ms grandes es casi imprescindible usar una arena de grano ms grueso para mayor permeabilidad.Para lograr una buena terminacin superficial se usa un material especial para superficie aplicado al modelo antes de agregar arena comn de moldeo, este puede ser grafito o una lechada de arcilla. A menudo se tamiza sobre el modelo una arena de superficie especial, antes de colocar la arena comn.Para permitir la separacin de las distintas secciones del molde y para poder quitar el modelo sin que se adhiera la arena de moldeo, se usa un material separador. Se roca con el modelo antes de colocar cualquier tipo de arena en el recipiente. Un adecuado material separador son las cascaras de nuez molida, espolvoreada sobre la superficie.Moldeo de arenaCuatro modos diferentes: de banco, de piso, con maquina, de foso.- Tipos de arenas usadas:Arena con AGLUTINANTE NATURAL: Son mezcla de slice y arcilla tal como salen de los yacimientos se emplean para fundir hierro gris, hierro maleable, y metales no ferrosos a excepcin del magnesio.

Arena con AGLUTINACION SINTTICA: Combina arena de slice sin arcilla con bentonita. Estas arenas se pueden mezclar para adaptarlas a las necesidades de la fundicin. Esta arena se emplea para fundir acero, hierro gris, hierro maleable y magnesio.

MOLDEADO DE CASQUETE:Llamado proceso Croning, posee mejor exactitud y control dimensional. Consta de seis etapas:Mezcla de arena y ligante plstico en modelo de metal calentado a 450FInversin del modelo y extraccin de arena, excepto material parcialmente curado adherido al modelo. Colocar en horno el modelo y el casquete parcialmente curadoExtraccin del casquete endurecidoSe aseguran o pegan entre si dos casquetes para formar un molde completo Los casquetes unidos se colocan en un tubo de vertido y se refuerzan con arena comn.El molde esta as listo, resultando las fundiciones mucha ms tersas.Combinando diversos casquetes y ncleos relativamente simples se pueden producir fundiciones complejas. Debe incluirse en el modelo el sistema de bocas y canales.Dada la alta productividad y el ahorro en costo de maquinado es un proceso econmico.Este proceso es adecuado para producir ncleos. Tales ncleos que tienen paredes delgadas y son huecos, cuentan con una excelente permeabilidad y aplastamiento con mucha exactitud dimensional.

FUNDICION EN MOLDE PERMANENTE:Fundicin sin presin en molde permanente. La mayora de las piezas por este proceso se hacen con aleaciones a base de aluminio magnesio o cobre; as como tambin de fundicin de hierro o acero.Es necesario mantener a estos moldes a una temperatura alta y uniforme para evitar un enfriamiento rpido del metal.En general es necesario recubrir las superficies de la cavidad con una fina lechada de refractario para evitar la adherencia y as prolongar la vida til del molde. Cuando se cuela fundiciones de hierro, se agrega una pelcula adicional de negro de humo por llama de acetileno.Un molde de metal ofrece gran resistencia a la contraccin de la fundicin y solo se pueden colar formas simples. Los ncleos para fundicin de hierro en molde permanente se hacen de arena seca.Debe preverse la ventilacin de los moldes ya que estos no son permeables.Hay diversas variantes del colado en molde permanente. Una es la de bao de metal que consiste en dejar el metal en el molde solidificando un casquete del espesor deseado, adyacente a la cavidad del molde. Luego se voltea el molde y se vuelca el metal sobrante obteniendo una pieza hueca. Otra variedad utiliza un embolo que se empuja dentro de la cavidad del molde, cerrando el bebedero y desplazando el metal fundido hacia los extremos de esta. Con este se obtiene una fina terminacin y secciones delgadas.FUNDICION EN MATRIZ:La fundicin en matriz difiere de la de molde permanente comn en dos aspectos: Solo materiales no ferrosos, el metal es forzado dentro del molde a presin. Se obtienen secciones delgadas, buen acabado y larga vida til de los moldes.Se utilizan aleaciones a base de zinc, cobre y aluminio.Las matrices son de aleacin de acero y costosas (entre los U$s 3000 a 10000), pero la velocidad de produccin, las excelente propiedades superficiales y la casi eliminacin de maquinizados y acabados la hacen muy econmica para grandes cantidades.Las mquinas de cuello de cisne son para bajos puntos de fusin como aleaciones de zinc, plomo y estao, y se caracterizan por un tubo en forma de cuello de cisne que se sumerge en parte en el metal fundido, entrando este por una lumbrera abierta cuando el pistn se levanta para llenar el cuello de cisne.El metal es expulsado del cuello de cisne por un embolo neumtico.Estas mquinas operan velozmente, pero solo pueden utilizarse para fundiciones de materiales de bajo punto de fusin (aleaciones a base de zinc y estao).Las mquinas de fundicin en matriz de cmara fra, el metal para cada cola se vierte en la cmara fra ponindose en movimiento el embolo que fuerza al metal a pasar de la cmara a la matriz, produciendo esto estructuras ms densas.Cada carga de metal se hace manualmente, siendo considerablemente baja su productividad.En las fundiciones en matriz las superficies tienden a ser ms duras por el enfriamiento provocado por la matriz metlica tendiendo el interior del metal a ser poroso.Una de las caractersticas sobresalientes es la exactitud dimensional.

CLASIFICACION DEL PROCESO DE FUNDICION: Fundiciones grises: Presentan el carbono en forma de grafito laminar. Suelen estar aleados con silicio (elemento muy grafitizante). La lenta velocidad de enfriamiento favorece la formacin de una fundicin gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes ms estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitizacin). Son fcilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta. Fundiciones blancas: El carbono aparece en forma de cementita. La cantidad de silicio es mnima. Las velocidades rpidas de enfriamiento favorece la formacin de la cementita. Tienen una alta resistencia mecnica y dureza, pero tambin gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difciles de mecanizar.IMPORTANCIA DEL PROCESO DE FUNDICION:1. Permite la fabricacin de piezas de diferentes dimensiones.2. Gran precisin de forma en la fabricacin de piezas complicadas.3. Es un proceso relativamente econmico.4. Las piezas de fundicin son fciles de mecanizar.5. Estas piezas son resistente al desgate.6. Absorben mejor la vibracin en comparacin con el acero.

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MEDIOS AUXILIARES PARA LA FUNDICION: Durante la ejecucin de los diversos trabajos que el obrero moldeador o fundidor realiza en la fbrica, sean artesanales o con algn 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 Esptulas Puntas o extractores de moldeo Martillos y macetas Mordaza o presillas.HIERRO DUCTIL:Propiedades Mecnicas Resistencia a la traccin Capacidad de amortiguamiento Facilidad de maquinado Resistencia a la corrosinAplicaciones Se emplean en la ingeniera y en la industria debido a la facilidad con que pueden fundirse, su costo moderado y sus propiedades. Se utilizan en la fabricacin de mandbulas o quijadas de quebradoras, rodillos con temple superficial o ruedas de coches, vagones de ferrocarril, que requieren superficies duras con resistencias al desgaste, cuerpos suaves fabricados con bajo contenido de silicio.

CONCLUSIN:

Ya para concluir con el tema de este trabajo, podemos decir que el proceso de fundicin guarda en si mtodos y tecnologas que han ido mejorando a lo largo del tiempo, y que hoy en da muchos de ellos persisten para la obtencin de metales y aleaciones ms resistentes a las utilidades y exigencias necesarias.Cada uno de las etapas en el proceso de fundicin, est destinado a obtener un resultados con propiedades especificas que ayudaran al material a mejorar su calidad y rendimiento para sea el trabajo que se necesite realizar, cuidando muy de cerca sus dimensiones y acabados que debern ser ms precisos al usar los diferentes modelos de molde que existen en la industria de este tipo de actividad.Como se comento anteriormente el proceso de fundicin se aplica no solo a metales sino a otra diversidad de materiales no ferrosos, mas es importante resaltar la importancia que tiene para nosotros el conocer de estos procesos que tienen como finalidad mejorar las propiedades mecnicas de los materiales que se usan en la industria ayudndonos al momento de seleccionar los mismos.

BIBLIOGRAFA:

Referencias tomadas de los siguientes sitios WEB:

http://www.slideshare.net/patriciaular/fundicin http://html.rincondelvago.com/fundicion.html http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_%28metalurgia%29 http://www.monografias.com/trabajos7/fuco/fuco.shtml

7 DEFECTOS DEL PROCESO DE FUNDICIN Durante el proceso de fundicin se pueden presentar varios defectos que pueden ser originados por causas como un mal diseo de las piezas, la mala seleccin de los materiales o deficiencias del los procesos de fundicin. El que una pieza presente defectos no solo afectara su forma o apariencia. Algunos defectos podran llegar a afectar la estructura mecnica de la pieza y generar puntos dbiles o concentradores de esfuerzos. Actualmente existen diversos procesos para realizar la inspeccin a los productos fundidos. Al inspeccionar, visualmente o con tintas penetrantes se pueden detectar defectos superficiales en los productos. Al realizar pruebas destructivas se escogen muestras de un lote de produccin y se realizan ensayos que permiten determinar la presencia y localizacin de cavidades u otros defectos internos. Las pruebas no destructivas como la inspeccin con partculas ferromagnticas, ultrasonido o radiografa son ideales para la inspeccin de piezas, sin necesidad de alterar las mismas. Algunos defectos de fundicin son comunes a todos los procesos de fundicin. A continuacin se mencionan los ms usuales: 1. Proyecciones metlicas: Formadas por aletas, rebabas o proyecciones masivas como ondulaciones o superficies speras. 2. Cavidades: Cavidades redondeadas o asperas internas o externas, incluyendo rechupes, sopladuras, porosidades y cavidades de contraccin. 3. Discontinuidades: Estas estn formadas por todo tipo de grietas y puntos fros. Las grietas se forman cuando durante el enfriamiento el metal no puede realizar una libre contraccin. El punto frio es una discontinuidad que se presenta debido a la unin de dos corrientes de metal lquido, cercanas al punto de solidificacin. 19 Escuela Colombiana de Ingeniera. Laboratorio de Produccin Julio Garavito

4. Superficie defectuosa: Defectos tales como los pliegues, traslapes, cicatrices, capas de arena adherida o cascarillas de oxido. 5. Fundicin incompleta: Son debidas a fallas de llenado, volumen insuficiente de metal vaciado y fugas. Se pueden deber a temperaturas muy bajas del metal fundido o tiempos muy largos de vaciado. 6. Dimensiones o formas incorrectas: Se pueden presentar por una inadecuada tolerancia de contraccin, un error en el montaje del modelo o un deformacin por liberacin de esfuerzos residuales de la pieza fundida. 7. Inclusiones: Estas inclusiones principalmente de material no metlico actan como concentradores de esfuerzos y reducen la resistencia de la fundicin. Se pueden dar por reaccin del metal fundido con el entorno (oxidacin), con el material del crisol (cermicas) o el molde (arena) o con otros materiales extraos atrapados en el metal fundido (escoria).

Al referirse especficamente a la fundicin en arena los principales defectos que se presentan durante el proceso son (Ver Figura 17): a. Sopladuras: Cuando se forma una cavidad causada por gases atrapados, la baja permeabilidad o el alto contenido de humedad en la arena son las causas ms probables.

b. Puntos de alfiler: Es un defecto similar a la sopladura que forma muchas pequeas cavidades en la superficie o ligeramente por debajo de ella, causado por gas retenido en el metal fundido.

c. Cadas de arena: Provoca una irregularidad en la superficie de la pieza y resulta por la erosin del molde de arena durante el proceso de vaciado.

d. Costras: Son reas rugosas en la superficie de la fundicin debidas a la incrustacin de arena y metal.

e. Corrimiento del molde: Se evidencia como un escaln en le plano de particin del molde debido a una mala alineacin de las dos mitades del molde.

f. Corrimiento del corazn: El efecto de la flotacin del corazn en el metal puede hacer que la posicin del corazn no sea la adecuada y se genere una variacin de la geometra final deseada.

ResumenSe abordan las etapas principales delprocesode fundicin. Se dan criterios sobre la elaboracin de latecnologade fundicin y la plantilla. Se detalla en la preparacin de lasmezclaspara moldes y machos, tantos en lo referido a sus composiciones, como en lo relacionado a su preparacin; as como en el proceso de moldeo propiamente dicho. Se describe el proceso de elaboracin deaceroalcarbonoen cuanto a los componentes de carga y las etapas del proceso, altiempoque se dan los aspectos fundamentales del proceso de vertido. Finalmente se describe el proceso de desmolde, limpieza y acabado de las piezas.IntroduccinLa fundicin es elprocedimientoms antiguo para dar forma a losmetales. Fundamentalmente radica en fundir y colar metal lquido en un molde de la forma y tamao deseado para que all solidifique. Generalmente este molde se hace en arena, consolidado por un apisonadomanualo mecnico alrededor de unmodelo, el cual se extrae antes de recibir el metal fundido. No hay limitaciones en el tamao de las piezas que puedan colarse, variando desde pequeas piezas de prtesisdental, con peso en gramos, hasta los grandes bastidores demquinasde varias toneladas. Estemtodo, es el ms adaptable para dar forma a los metales y muchas piezas que son imposibles de fabricar por otrosprocesosconvencionales como la forja, laminacin,soldadura, etc.El primer acercamiento delhombrecon metales enestadonatural (oro, plata,cobre) se estima que ocurri hace 40007000 aos a.n.e. Su verdaderaaccincomo fundidorel hombrela inicio posteriormente, cuando fue capaz de fundir el cobre a partir del mineral.Eldesarrolloen la obtencin deproductosfundidos se manifest tanto enEuropacomo enAsiayfrica. Los romanos explotaron yacimientos dehierroen Estiria (Australia) de donde obtenan el metal para susarmas, instrumentos detrabajoy de uso domstico. (A.Biedermann 1957)Hoy en da los pases desarrollados, alcalorde larevolucincientfico-tcnica contempornea, acometen las tareas de mecanizacin yautomatizacin, la implantacin de nuevas tecnologas y el perfeccionamiento de las existentes.Etapas del proceso de fundicinLa posibilidad de fundir un metal o una aleacin depende de su composicin (fijada por el intervalo de solidificacin),temperaturadefusiny tensin superficial del metal fundido. Todos estos factores determinan su fluidez. Se utilizan tres tipos de fundicin(Gutirrez 2007): En lingoteras: Se usa la fundicin de primerafusina la que se aaden los elementos de aleacin necesarios que posteriormente se depositan en lingoteras de colada por gravedad o apresin. Colada continua: En este tipo se eliminan las bolsas deairey las secreciones, tanto longitudinales como transversales. Mediante estesistemase obtienen barras, perfiles, etc. Fundicin en moldes: Se extraen las piezas completas.En este trabajo se utiliza el mtodo de fundicin en molde pues es el mtodo ms utilizado en el taller de fundicin deempresaPlantaMecnica. hay que destacar que el proceso de obtencin de pieza por fundicin por diferentes procesos los cuales son(Ing.Ramon Garcia Caballero 1983):Preparacin de mezcla 1.Moldeo 2.Fusin 3.Vertido 4.Desmolde ,limpieza, acabadoCada uno de ellos dispondr de su respectiva tecnologa y se desarrollaran como dos flujos deproduccinparalelos los cuales en determinado momento se unirn para darle forma y terminacin a la pieza como se demuestra en el siguientediagrama de flujo.

Figura 1. Esquema de flujo del proceso de fundicin de piezas.Preparacin de la mezclaUna mezcla de moldeo en su forma ms simple es la unin de diferentesmaterialescapaces de producir un material deconstruccincon el cual se puede elaborar el molde o sea la cavidad donde se verter el metal fundido. Cuando se preparan las mezclas para el moldeo de la plantilla elaboracin de los machos, estas deben responder a determinadas exigencias impuestas por el proceso tecnolgico como son: permeabilidad,resistenciaen verde, resistencia en seco, plasticidad y otros, por lo tanto laseleccinde los materiales de moldeo responder por tanto a determinadasnormas, que depende fundamentalmente de la complejidad de la pieza y el peso de esta. Cuando algunos de los parmetros citados no corresponde a los admisibles se deben regenerar las propiedades de las mezclas corrigiendo su composicin.En el caso del molde, el mismo se elaborar con las siguientes mezclas: MC -1: Mezcla de cara para piezas fundidas de acero en base a arena de slice y silicato de sodio para moldes y machos .Composicin: Arena de Slice 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 composicin es: Arena de retorno 94%, bentonita 3%,aguahasta la humedad requerida y melaza3% la cual ocupara el 70%.de la mezcla que se constituye el molde.Los machos se elaborarn con: MM-15: Para machos. Su composicin es: Arena Slice 94% y solucin silicato- azcar6% (silicato de sodio 80% yazcara 4%).Elaboracin de la tecnologa de fundicinEsta etapa resulta fundamental en la posterior obtencin de un semiproducto sano. En eldiseode la tecnologa, se debe valorar, la posibilidad de obtener la pieza fundida de la forma ms econmica, para ello se debe seleccionar el mtodo de moldeo ms correcto en dependencia del material y condiciones de trabajo de la pieza. Enla empresaa desarrollar dicha tecnologa se utiliza el moldeo a mano con la ayuda del pizn neumtico. En el caso de la presente pieza, se realizar un moldeo en seco, con el proceso Silicato-CO2 se utilizarn dos cajas de moldeo una superior y otra inferior cuyas dimensiones sern 1250 x 1250 x 300/300 respectivamente. La caja de moldeo sirve para dar a la arena apisonada un sostn adecuado a fin que las partes del molde no se desmoronen, as como parapoderser transportadas sin dificultad.Otro requisito a tener en cuenta a la hora de elaborar la tecnologa es el plano divisor del molde y de la plantilla. Y la posicin de la pieza durante el vertido. Dicha plano divisin se determinar segn la forma de la pieza, las exigenciastcnicasy las posibilidades tcnicas del taller, se debe tener en cuenta tambin que la cantidad de divisiones del molde sea la mnima, siguiendo una forma geomtrica simple. Deben ser mnima la cantidad de parte suelta de la plantilla y la cantidad de machos. El plano divisor debe asegurar la comodidad del moldeo y fcil extraccin de la plantilla adems que debe asegurar la salida fcil de losgasesde los machos y cavidades del molde.Se debe realizar elclculode las mazarotas y del sistema de alimentadores. Las mazarotas, los respiraderos y lossistemasdealimentacinse utilizan para la obtencin de las piezas de fundicin blanca, de aleacin de alta resistencia, como tambin para piezas con paredes gruesas de fundicin, 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 ltimo trmino con el propsito de que vaya cediendo metal lquido a la pieza. En la pieza adems hay que dirigir la solidificacin desplazando el nudo (la parte ms 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 solidificacin del metal ocurren se forman en la mazarota que es la ltima 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 lquido directamente a la cavidad del molde. La seccin de los alimentadores deben tener una configuracin tal que la masa fundida llegue suavemente a la cavidad del molde, y se enfre poco en el trayecto.La pieza enanlisispor su forma y diseo presenta una mazarota, un alimentador y un tragadero. Para determinar los mismos se realizaron los clculos y esbozos de los elementos del sistema de alimentacin, de las mazarotas, nervios, etc. los cules sern mostrados posteriormente.PlantilleraEn esta rea, operarios de alta calificacin y pericia elaboran enmaderalas plantillas con la configuracin de la pieza fundida que servirn demodelospara elaborar la cavidad vaca del molde, que posteriormente se llenar con metal lquido.Planta ArenaEn esta rea se preparan las mezclas con las composiciones adecuadas, en mezcladoras especiales para el efecto.Moldeo y MachoEs una de las reas ms compleja del proceso, en ella se elaboran se elaboran los moldes y los machos. Se pintan y se ensamblan dejndolos listos para el vertido del metal.FusinPara poder vertir el metal en los moldes el metal debe pasar por un proceso de fusin en el cual se le elevar la temperatura hasta su punto de fusin llevndolo a un estado lquido y suministrndole determinados elementos los cuales llevaran a la obtencin del metal deseado tanto acero, hierro fundido u otrasaleaciones.Un factor determinante en este proceso es la eleccin del horno. Existen varios tipos de hornos entre ellos tenemos: El cubilote: Es un horno utilizado en la mayora de las fundiciones por razn del buen aprovechamiento de los combustibles, facilidad de maniobra y pequeosgastosen la instalacin y conservacin. Horno de reverbero: Indicado cuando se trata de fundir piezas de gran tamao Horno decrisol: 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 elctrico: Posee ventajas indiscutibles sobre cualquier otro tipo de horno como sencillez y rapidez de lasoperaciones, la ausencia de ventiladores, combustibles etc.Es frecuente elempleode este tipo de horno, con una capacidad nominal de 6.2 toneladas, de revestimiento bsico con ladrillos de magnesita en la parte del crisol, en las paredes de cromo-magnesita y en la bveda ladrillos de altaalmina, un voltaje mayor de 240 V, con una corriente de 6 kA. Presenta unapotenciainstalada de 3 MW y unconsumotecnolgico de 720 kWh/ton.A modo de ejemplo se considera la obtencin de acero AISI 1045, que presenta la siguiente composicinqumica:Tabla #1 Composicin qumica del acero AISI 1045CarbonoSilicioManganesoFosforo:Azufre

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

:El consumo de materiales para su obtencin semuestraen la tabla #2Tabla#2 consumo de materiales (ton/ton) para la obtencin de 1045MaterialesConsumo en brutoConsumo neto

Chatarra de acero0.6601.320

Retorno de acero0.4400.880

Cal0.0500.100

Piedra caliza (sustituto de la cal)0.1300.260

Escame de molino0.0350.070

Chamota granulada (sustituto de espato flor)0.0040.008

Espato flor0.0030.006

Ferrosilicio 75%0.00650.013

Ferromagnesio 80%0.00550.011

Coque (sustituto de pedazo de electrodo)0.0160.032

Pedazo de electrodo0.00450.009

Electrodo 3000.0100.020

silicio Magnesio (sustituto del ferromagnesio)0.00750.014

Aluminio0.00150.003

magnesita0.0200.040

VertidoEn la tecnologa de vertido se tomarn en cuenta aspectos como el tipo de cuchara, temperatura de vertido, tiempo demantenimientodel metal liquido en la cuchara y las particularidades de fundicin 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 tecnologa ser: Segn transportacin: Accionadas por gras Segn la inclinacin de las paredes :Cilndricas Segn el tipo de volteo de la cuchara :Por medio de palanca vertical Segn la forma del pico :Vaciado por debajoEl vertido se realizar con cierto sobrecalentamiento de la aleacin 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 variacin en sus propiedades en mayor o menor medida enfuncinde la temperatura, por lo que cada acero tiene un rango ptimo de temperatura de vertido.Desmolde, limpieza y acabadoEn el caso de la pieza a tratar al ser suministradas por fundicin, en bruto, es necesario maquinarla para eliminar las desviaciones que puedan presentar,productode las contracciones del material durante el proceso de fundicin y la posteriornormalizacina 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 examinarn los mismos, si su profundidad no compromete el funcionamiento fiable de la pieza, se proceder a su reparacin por soldadura. Las zonas reparadas por soldadura se reinspeccionarn verificando que estn libres de grietas y cumplan con los requerimientos de acabadoConclusiones El proceso de fundicin es un procedimiento complejo, el cual se desarrolla como dos flujos deproduccinparalelos, que en determinado momento se unen para dar forma y terminacin a la pieza. Este consta de cinco etapas, las cuales son: 1.Preparacin de mezcla 2.Moldeo 3.Fusin 4.Vertido 5.Desmolde ,limpieza, acabadoCada una con su respectiva tecnologa

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NTRODUCCIONLa fundicin es elprocedimientoms antiguo para dar forma a losmetales. Fundamentalmente radica en fundir y colar metal lquido en un molde de la forma y tamao deseado para que all solidifique. Generalmente este molde se hace en arena, consolidado por un apisonadomanualo mecnico alrededor de unmodelo, el cual se extrae antes de recibir el metal fundido. No hay limitaciones en el tamao de las piezas que puedan colarse, variando desde pequeas piezas de prtesisdental, con peso en gramos, hasta los grandesbastidores demquinasde varias toneladas. Estemtodo, es el ms adaptable para dar forma a los metales y muchas piezas que son imposibles de fabricar por otrosprocesosconvencionales como la forja, laminacin,soldadura, etc.El primer acercamiento delhombrecon metales enestadonatural (oro, plata,cobre) se estima que ocurri hace 40007000 aos a.n.e. Su verdaderaaccincomo fundidorel hombrela inicio posteriormente, cuando fue capaz de fundir el cobre a partir del mineral.Eldesarrolloen la obtencin deproductosfundidos se manifest tanto enEuropacomo enAsiayfrica. Los romanos explotaron yacimientos dehierroen Estiria (Australia) de donde obtenan el metal para susarmas, instrumentos detrabajoy de uso domstico. (A.Biedermann 1957)Hoy en da los pases desarrollados, alcalorde larevolucincientfico-tcnica contempornea, acometen las tareas de mecanizacin yautomatizacin, la implantacin de nuevas tecnologas y el perfeccionamiento de las existentes.La fundicin es una de las profesiones ms antiguas. La produccin de diseos para ser usados en fundicin requiere cuidado, precisin y tcnica. El proceso de fundicin tradicional ha sido reemplazado por una fundicin mecanizada. Con la crisis energtica en aos recientes, la racionalizacin de lneas de produccin automticas y mecnicas han reducido el costo del producto y han elevado su calidad siendo un paso esencial en el desarrollo de la fundicin. Las industrias de fundicin en Taiwan han desarrollado, en efecto, desde equipos de mecanizacin simples hasta lneas de produccin automticas y continuas.

FUNDICIONI. CONCEPTO:Se denominafundiciny tambinesmelteral proceso de fabricacin de piezas, comnmentemetlicaspero tambin deplstico, consistente enfundirun material e introducirlo en una cavidad, llamadamolde, donde sesolidifica.El proceso ms comn es la fundicin enarena, por ser sta un materialrefractariomuy abundante en la naturaleza y que, mezclada conarcilla, adquiere cohesin y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar losgasesdel molde al tiempo que se vierte el metal fundido.La fundicin en arena consiste en colar un metal fundido, tpicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latn y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.Para la fundicin con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente ms pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como "flotacin del molde", que ocurre cuando la presin del metal empuja la arena por encima de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.II. PROPIEDADES DE LA FUNDICIONEl empleo de la fundicin para la fabricacin de piezas para usos muy diversos, ofrece, entre otras las siguientes ventajas:a. Las piezas de fundicin son, en general ms baratas que las de acero, y su fabricacin es tambin ms sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusin a temperaturas relativamente poco elevadas, siendo menores que las correspondientes a los aceros.b. Las fundiciones son, en general, mucho ms fciles de mecanizar que los aceros.c. Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y tambin piezas pequeas y complicadas, que se pueden obtener con gran precisin de formas y medidas, siendo adems en ellas mucho menos frecuentes la aparicin de zonas porosas que en las piezas fabricadas con acero fundido.d. Para numerosos elementos de motores, maquinaria, etc., son suficientes las caractersticas mecnicas que poseen las fundiciones. Su resistencia a la compresin es muy elevada (50 a 100 Kg./mm) y su resistencia a la traccin (12 a 90 Kg./mm) es tambin aceptable para muchas aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mejor que el acero) las vibraciones de mquinas, motores, etc., a que a veces estn sometidas.e. Su fabricacin exige menos precauciones que la del acero.f. Como la temperatura de fusin de las fundiciones es bastante baja, se pueden sobrepasar con bastante facilidad, por lo que en general suele ser bastante fcil conseguir que las fundiciones de estado lquido tengan gran fluidez, y con ello se facilita la fabricacin de piezas de poco espesor. En la solidificacin presentan mucha menos contraccin que los acerosy adems su fabricacin no exige como en la de los aceros, el empleo de refractarios relativamente especiales.g. En el caso particular de la fundicin nodular, posee excelentes caractersticas y en muchos casos llegan a ser una gran competencia para el acero.

Principalesmtodosde fundicin enmetales[1]El curso deprocesosdemanufacturaII, tiene mltiples temas en sudesarrollosilbico, siendo el tema de los procesos de fundicin de metales el que ms abarca en todo el silabo en su aplicacin y son los que se aplican en la industrial actual con mayor nfasis, capaces de reproducir geometras muy complejas, permitiendo tambin generar cavidades o superficies internas en las piezas de cierta complejidad. Por otra parte, tienen una gran versatilidad, permitiendo fabricar a bajocostopiezas de una gran diversidad de tamaos y formas, que no puede conseguirse con otros procesos de fabricacin, y as procesar determinadosmaterialesde difcil tratamiento mediante procesos de otros tipos elementales.Son diversas las tecnologas que hasta la fecha se han desarrollado en el mbito de los procesos de fundicin en los metales. Aunque obviamente las distintas tecnologas tienen sus propias caractersticas, aplicaciones, ventajas y limitaciones, para garantizar un adecuado nivel decalidaden elproductoque existen aspectos comunes a todas ellas cuyoconocimientoes indispensable para controlar unprocesode fundicin.Para desarrollar la operacin de fundicin del metal se calienta hasta unatemperaturaligeramente mayor a su punto defusiny posteriormente se vierte en la cavidad del molde para que se solidifique. En esta seccin consideramos varios aspectos de estos pasos en la fundicin.Fundicin en el alto horno del metal de arrabio.Las fundiciones se obtienen en el Horno Alto por reduccin mediantecarbono. A continuacin figura una de las reacciones en cadena de reduccin del mineral dehierro:

El proceso simplificado es el siguiente: 1.Por el tragante se introduce lamateriaprima: mineral (piritasa, oligisto, hematites, magnetita, la siderosa o limonita), coque y fundente. 2.El mineral estar troceado para facilitar el contacto con losgases. 3.Se usa coque como combustible por su altaresistenciamecnicaa alta temperatura. 4.Se aaden fundentes (calizas, doloma y slice) para facilitar la separacin de la ganga del metal. Ganga y cenizas del combustible forman la escoria. Los fundentes tambin reaccionan con impurezas impidiendo su mezcla con el metal fundido. 5.El arrabio (metal fundido carburado) la colada del arrabio se cuela por la piquera mientras la de la escoria, que sobrenada, sale por las bigoteras. 6.El arrabio se conduce enestadolquido a la acera para su afino o a la mquina de colar. 7.En la mquina de colar se producen los lingotes de hierro para fabricar piezas de fundicin. 8.La escoria, compuesta de por combinacin de la slice y de laalminaprocedentes de la ganga del mineral de hierro y de las cenizas de coque y la cal del fundente, se carga en cucharas para transportar al lugar de enfriamiento. 9.La escoria normal se obtiene por enfriamiento en pozos con adicin deaguapara que se fracturen produce las escorias utilizadas en hormigones. 10.La escoria granulada se obtiene por enfriamiento en bao de agua produce su desmenuzamiento dejndolas en condiciones de ser usadas para fabricarcemento. 11.La escoria dilatada se obtiene aadiendo menos agua inferior a la empleada para la granulada. El resultado es un Clinker celular. Se usa en hormigones ligeros con propiedades de aislante trmico y acstico.

Fig. Alto HornoEl AceroElprocedimientoms utilizado para la obtencin delaceroes la descarburacin de la fundicin, que es el material que se obtiene directamente por la reduccin del mineral por el carbono. De modo que primero se carbura el mineral para despus descarburarlo.Para obtener directamente acero es necesario partir de la fase alotrpica ? pues en esta fase no se puede disolver ms del 2 % de carbono siendo acero el producto final. Este acero se llama prerreducido y no es el acero que se usa habitualmente.Lamateria primapara obtener acero son el arrabio o la chatarra. El acero obtenido por afino del arrabio se hace en convertidores. Cuando se utiliza la chatarra se producen en el horno elctrico.La eliminacin del carbono en exceso se logra por oxidacin generando CO y, posteriormente CO2 que escapa. Igualmente hay que eliminar los xidos de hierro que puedan formarse, as como el fsforo y el azufre. La formacin del CO es consecuencia de una formacin previa de FeO:FeO +C = Fe +COEl proceso en el horno elctrico es el siguiente (es el utilizado en las aceras modernas): 1.Se coloca la carga de chatarra y fundente que contienen cal y espato-flor. (entre 60 y 70 toneladas). Se aade antracita en el caso de que se necesite recarburar. 2.En caso de que se quiera aadir nquel o molibdeno se aaden en esta fase. 3.Lafusinde esta carga se realiza por medio de los electrodos. Este periodo de fusin dura una hora. 4.Se insuflaoxgenocreando laatmsfera oxidante que permite la eliminacin del fsforo. En esta fase se forma CO que agita el bao facilitando la reaccin. Esta fase dura unos 40 minutos. 5.Se toman muestras para ajustar la dosificacin y se elimina la escoria aadiendo coque o grafito si hay que carburar. 6.Se inicia el periodo reductor con la adicin de una nueva escoria para eliminar el azufre. Este periodo dura media hora. 7.Se produce la eliminacin del oxgeno de la escoria mediante polvo de coque y ferrosilicio. Se toma otramuestrapara el ajuste final de los componentes. Si la temperatura es correcta se trasvasa el material del horno a las cucharas.

Los tratamientos trmicos permiten aportarle a losproductossiderrgicos propiedades determinadas mediante calentamiento y enfriamiento en determinadas condiciones.Son los siguientes: Curvas de la S. Controla el tratamiento trmico de los aceros Normalizado. Consigue unaestructurahomognea y elimina tensiones. Temple. Aumenta la dureza, el lmite elstico y la resistencia a traccin. Disminuye la tenacidad y el alargamiento. Revenido. Mejora las caractersticas de los aceros templados. Recocido. Ablanda el acero y elimina tensiones internas Tratamientos isotrmicos. Elimina tensiones producidas por enfriamiento desiguales. Temple superficial. Consigue endurecer la superficie del producto. Cementacin. Consigue compaginar una mnima de tenacidad y una gran dureza. Nitruracin. Consigue una dureza extraordinaria de la superficie.Calentamiento del metalSe usan varias clases de hornos, para calentar el metal a la temperatura acuerdo al material por fusin administrada al material ferroso o no ferroso. La energacalorfica requerida es suma de elementos bsicos:a) Del calor para elevar la temperatura hasta el punto de fusin,b) Del calor de fusin para convertir el metal slido a lquido yc) Del calor para elevar al metal fundido a la temperatura de vaciado al molde.Esto se puede expresar bajo elanlisisexhaustivo de cada uno de metales, donde su aplicabilidad se fundamente en:a). Transferencia de calor(energa calorfica)

La ecuacin tiene unvalorconceptual y suclculoes deutilidadlimitada, no obstante se usa como ejemplo. El clculo de la ecuacin es complicado por los siguientes factores: 1)El calor especfico y otras propiedades trmicas del metal slido varan con la temperatura, especialmente si el metal sufre uncambiode fase durante el calentamiento; 2)El calor especfico de un metal puede ser diferente enel estadoslido y en estado lquido; 3)La mayora de los metales de fundicin sonaleacionesque funden en un intervalo de temperaturas entre slidos y lquidos en lugar de un punto nico de fusin, por lo tanto, el calor de fusin no puede aplicarse tan fcilmente como se indica arriba; 4)En la mayora de los casos no se dispone delos valoresrequeridos en la ecuacin para una aleacin particular 5)Durante el calentamiento hay prdidas de calor significativas.b). Vaciado del metal fundidoDespus del calentamiento, el material est listo para vaciarse. Laintroduccindel metal fundido en el molde y su flujo dentro delsistemade vaciado y de la cavidad es un paso crtico en el proceso. Para que este paso tengaxito, el metal debe fluir antes de solidificarse a travs de todas las regiones del molde, incluida la regin ms importante que es la cavidad principal. Los factores que afectan la operacin de vaciado son la temperatura de vaciado, lavelocidadde vaciado y la turbulencia.c). La temperatura de vaciadoEs la temperatura del metal fundido al momento de su introduccin en el molde. Lo importante aqu es la diferencia entre la temperatura de vaciado y la temperatura a la que empieza la solidificacin (el punto de fusin para un metal puro, o la temperatura liquidus para una aleacin). A esta diferencia de temperaturas se le llama algunas vecessobrecalentamiento.d). La velocidad de vertido o vaciadoEs el caudal con que se vierte el metal fundido que ingresa al molde. Si la velocidad es muy lenta, el metal puede enfriarse antes de llenar la cavidad. Si la velocidad de vaciado es excesiva provoca turbulencia y puede convertirse en un problema serio.e). La turbulencia de flujoSe caracteriza por las variaciones errticas de la velocidad del fluido; cuando ste se agita, genera corrientes irregulares en lugar de fluir en forma laminar. El flujo turbulento debe evitarse durante el vaciado por varias razones. Tiende a acelerar la formacin de xidos metlicos que pueden quedar atrapados durante la solidificacin, degradando as la calidad de la fundicin. La turbulencia provoca unaerosinexcesiva del molde, que es el desgaste gradual de las superficies del molde debido al impacto del flujo de metal fundido. La erosin es especialmente seria cuando ocurre en la cavidad principal porque afecta la forma de la parte fundida.f). Anlisis ingenieril del vaciado del metalVarias relaciones gobiernan el flujo del metal lquido a travs del sistema de vaciado y dentro del molde. Una relacin importante es elteorema de Bernoulli, el cual establece que la suma de las energas (altura,presindinmica, energa cintica y friccin) en dos puntos cualquiera de un lquido que fluye es igual. Esto se puede escribir en la siguiente forma:

Los subndices 1 y 2 indican los dos puntos cualesquiera en el flujo del lquido.La ecuacin deBernoullise puede simplificar de varias maneras. Si ignoramos las prdidas por friccin (la friccin afectar el flujo del lquido a travs del molde de arena) y asumimos que el sistema permanece a presin atmosfrica en toda su extensin, entonces la ecuacin puede reducirse a:

Otra relacin de importancia durante el vaciado es laleyde continuidad, la cual establece que la velocidad volumtrica del flujo permanece constante a travs del lquido. La velocidad del flujo volumtrico (m3/s), es igual a la velocidad multiplicada por el rea de la seccin transversal del flujo lquido. La ley de continuidad puede expresarse como:

Los subndices se refieren a cualquiera de los dos puntos en el sistema de flujo. Entonces, un incremento en el rea produce un decremento en la velocidad y viceversa.Lasecuacionesindican que el bebedero debe ser ahusado. El rea de la seccin transversal del canal debe reducirse conforme el metal se acelera durante su descenso en el bebedero de colada; de otra manera, puede aspirarairedentro del lquido debido al incremento de la velocidad del metal que fluye hacia la base del bebedero y conducirlo a la cavidad del molde. Para prevenir esta condicin, se disea el bebedero con un ahusamiento de manera que la velocidad volumtrica de flujoVAsea misma en la parte superior y en el fondo del bebedero.

Eltiempode llenado del molde calculado por la ecuacin debe considerarse como tiempo mnimo, debido a que el anlisis ignora las prdidas por friccin y la posible constriccin del flujo en el sistema de vaciado; por tanto, el tiempo de llenado del molde ser mayor que el resultante de la ecuacin.Las caractersticas del metal fundido se describen frecuentemente con el trmino fluidez, una medida de la capacidad del metal para llenar el molde antes de enfriar. Existen mtodos normales deensayopara valorar la fluidez, como el molde espiral de prueba que se muestra en la figura 1, donde la fluidez se mide por la longitud del metal solidificado en el canal espiral. A mayor longitud, mayor fluidez del metal fundido.

Fig. 1. Esquema del proceso de fundicin en molde de arena.Los factores que afectan la fluidez son la temperatura de vaciado, la composicin del metal, laviscosidaddel metal lquido y el calor transferido de los alrededores. Una temperatura mayor, con respecto al punto de solidificacin del metal, incrementa el tiempo que el metal permanece en estado lquido permitindole avanzar ms, antes de solidificarse. Esto tiende a agravar ciertosproblemascomo la formacin de xido, la porosidad gaseosa y la penetracin del metal lquido en los espacios intersticiales entre los gramos de arena que componen el molde. Este ltimo problema causa que la superficie de la fundicin incorpore partculas de arena que la hacen ms rugosa y abrasiva de lo normal.

Fig. 2. Molde espiral para ensayo de la fluidez, sta se mide por la longitud del canal espiral lleno antes de la solidificacin. Fundicin de materiales en arena[2]Es el procedimiento ms difundido y universal, y es el nico que prcticamente sirve para la fabricacin de piezas extremadamente grandes. El moldeo se realiza conmodelosdemaderao de metal en cajas de noyos, llenndolos demezclasde arena y arcilla.Las cavidades interiores de la pieza fundida se forman mediante los "machos o noyos", que se hacen en las cajas de machos con mezclas de arena y con adhesivos especiales. a)Fundicin en coquilla.El metal se vierte en moldes permanentes de acero o de fierro fundido (coquillas). Al fundir las piezas de pequeas dimensiones y aleaciones no ferrosas en las cavidadesInteriores se forman con machos o noyos metlicos, al fundir piezas medianas y grandes, los machos se hacen de arena (fundicin en semicoquilla). b)Fundicin centrifugada.Se emplea para fundir piezas huecas cilndricas en forma de tubos. El metal se vierte en tambores giratorios de fierro fundido o de acero, donde se compacta por laaccinde las fuerzas centrifugas. La velocidad de rotacin del molde depende del peso especfico del metal a fundir y de las dimensiones de la pieza (dimetro). c)Fundicin a la cera prdida.Los modelos se fabrican de materiales fusibles (cera, parafina), mediante la colada a presin en moldes metlicos. Los moldes se unen en bloques, se cubren con una capa delgada de composicin refractaria (polvo de cuarzo convidriosoluble) y se conforma en moldes de arena inseparables que se calcina a 850 a 900C, como resultado de lo cual los moldes de arena inseparables que se eliminan. En las cavidades que se forman se vierte metal a presin normal o bajo una presin de 2 a 3 atmosferas (2 a 3 Kgf/cm). d)Fundicin gasificadaEl metal se vierte en moldes de acero permanentes a una presin de 30 a 50 atmosferas, este procedimiento garantiza una elevadaproductividad, exactitud dimensional y pureza de la superficie, y como regla general el tratamiento mecnico posterior no es necesario. Se utilizan para piezas pequeas y medianas, a base dealuminio, a base decobre, zinc, etc.1.2. Fundicin en arena1.2.1. Fundamentos para hacer piezas fundidas en arena: 1.Diseode la pieza fundida.El proyectista al disear una maquina debe darle un cuerpo resistente y duradero, debe realizar los diseos del conjunto y los detalles de cada pieza debidamente acotados, por tanto, el proyectista debe conocer latecnologade la fundicin, con elobjetivode disear una pieza de bajo costo, buen acabado superficial, fcil fundicin, etc. Para esto debe existir una estrecha colaboracin entre el proyectista, el modelista y el fundidor. 2.Preparacin de las arenas de fundicin.Consiste en preparar la arena de fundicin, aadindole materiales adecuados para que adquiera las propiedades convenientes como son: permeabilidad, cohesin, dureza, refractariedad, etc. Las arenas de fundicin estn constituidas por tres componentes bsicos:Slice : de 80% a 90%Arcilla : de 10% a 15%Agua : de 5 a 7% 3.Construccindelmodelo.Consiste en fabricar el modelo, que puede ser de madera o de metal, generalmente los modelos de madera se hacen en dos partes con la finalidad de facilitar su extraccin de las cajas de moldeo. Al hacer el modelo se debe tener en cuenta el sistema de molde a utilizar, el grado de contraccin del metal a fundir, los espesores de mecanizados, y si la pieza debe llevar algn agujero interior, el modelista tambin construir su respectiva "caja de machos". 4.El moldeo.Lo realiza el moldeador en las cajas de moldeo, y consiste en reparar el molde (forma vaca), oreproduccinen negativo de la forma de la pieza. En los moldes transitorios de arena, consiste en comprimir arena de fundicin alrededor del molde colocado en el interior de una caja, extraer el modelo, asentar en su sitio los machos, colocar los conductores del sistema dealimentacin, retocar el molde, cerrar las cajas. Los moldes transitorios solo sirven para fabricar una pieza. 5.Preparacin del metal fundido.El metal se calentara hasta la temperatura de fusin, es decir se llevara del estado slido al estado lquido, esta operacin se realizara en los hornos de fundicin, que pueden ser: de combustible, convertidores u hornos elctricos, cada tipo de horno tiene sus ventajas, desventajas y sus aplicaciones particulares. 6.La colada.-Consiste en introducir el metal fundido a travs de una o ms aberturas de colada (bebederos), dispuestos convenientemente en el molde, Esta operacin se realiza cuando el molde est cerrado hermticamente y con solides para resistir la presin metalosttica del metal.

Fig. 3. Etapas del moldeo principal en arena.

Fig. 4. Procesos bsico del moldeo del macho en arena.

Fig. 5. Proceso de fundicin del metal 7.Solidificacin y enfriamiento.Posteriormente de la colada se debe esperar a que la pieza se solidifique y se enfri en el molde, mientras que las piezas grandes requieren periodos de horas (segn sus dimensiones), para su total solidificacin. 8.El desmoldeo.Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado se procede al desmoldeo, se levantan las cajas, se rompe el molde de arena, se extrae la pieza fundida conjuntamente con el sistema de alimentacin solidificada. 9.Acabado y limpieza.Son todas lasoperacionesnecesarias para quitar la mazarotas,sistemasde alimentacin, pulir la pieza, desbarbarla limpiar con un chorro de arena (arenado), con el objetivo de dejarla lista para los procesos sucesivos.10. Tratamiento trmico y recubrimientos.Algunas veces las piezas fundida deben de tener caractersticas superficiales especiales tales como mayor dureza o mejor presentacin, en esto casos las piezas deben ser sometido a tratamiento trmico como: al recocido (al fierro fundido y al acero), tratamiento de envejecimiento o maduracin artificial (a las aleaciones de aluminio), o pueden ser recubiertos con materiales protectores especiales: galvanizado, estaado, cromado, niquelado, etc. 11.Mecanizado.Se lleva a cabo en lasmquinasherramientasy tiene por objeto dimensionar exactamente la pieza fundida para que pueda ser ensamblada perfectamente en la mquina.1.3. Arenas de moldeo para fundicin[3]Se entiende por arena de moldeo a la mezcla preparada para hacer cavidades de molde y cuyos componentes bsicos son: slice, arcilla y agua, tambin se les denominatierrade fundicin. a.Arena.-De forma general se define a la arena como un mineral refractario cuyos tamaos de grano vara entre 0.005 y 2mm. b.Arena natural.-Se le llama as a las arenas de fundicin que se emplean tal cual y como se encuentran en el yacimiento, generalmente el porcentaje de arcilla e impurezas puede llegar al 20%. c.Arena artificiales.- Son las obtenidas en base a una arena lavada, aglutinante y agua tratada. d.Arena vieja.-Es la arena que proviene del desmoldeo.1.3.1. Clasificacin de las arenas naturales segn el contenido de arcilla1. Arena silcea.Es el material arenoso en el cual la arcilla se presenta en una cantidad inferior al 5% y que por este motivo debe mezclarse con un aglutinante apropiado.2. Arena arcillosa.Es el material arenoso en el cual la arcilla (que es el aglutinante), se presenta en una cantidad superior al 5%.

Clasificacin de las arenas segn su porcentaje de humedadArenas verdes o humedecidas. Es el tipo que ms comnmente se emplea. Las partes del moldeo se utilizan directamente despus de fabricarlos y conserva la humedad original de las mezclas. El porcentaje de humedad est comprendido entre 3 y 8%, el porcentaje de arcilla puede estar entre 4 y 8%, este tipo de arena de fundicin se emplea por su rapidez de fabricacin yeconoma.Arenas secas. En este tipo de arenas, las partes del molde han sido secadas en una estufa para eliminar su humedad (generalmente a temperatura menor de 200 C) con este procedimiento se obtiene un molde ms duro y resistente, se obtiene un mejor dimensionamiento de la pieza terminada y los moldes son menos propensos a agrietarse, romperse o formar soplos degas.Constituyentes bsicos de una arena silcea:a.- Slice o cuarzo (bixido de silicio SiO2).Se encuentra en una proporcin aproximada entre el 80 a 90% y es el componente fundamental de una arena de moldeo, su costo es barato debido a la abundancia en lanaturaleza, no posee cohesin entre sus partculas, por lo que se recurre a un aglutinante para darle la cohesin entre sus partculas. La slice es un material refractario y que se funde a 1725C. Existen dos tipos de slice empleados corrientemente en fundicin: Slice natural. Tal como se encuentra en el yacimiento (arena de lago, lecho de rio, etc.), mezclado con arcilla y tambin impurezas. Se logra su cohesin agregndole aglutinantes tales como: cereales, alquitrn, cementos, etc., en porcentajes que varan de 1 a 3" que mezclados con agua le dan gran resistencia a la mezcla. Slice lavada (sinttica). Se obtiene al eliminar por lavado demineralesarcillosos e impurezas. Las arenas se suministran normalmente despus de haber sido clasificadas y con granulometras de acuerdo anormasestablecidas.b.- Arcilla.(Silicato hidratado de aluminio). Se encuentra en una proporcin aproximada de 10%, sirve para cohesionar los granos de slice, mantiene sus propiedades de aglomerante hasta 1400C (temperatura de reblandecimiento), si supera esta temperatura la arcilla pierde sus cualidades de aglutinante y se comporta como una slice cualquiera.c.- Agua.La arena de moldeo debe tener un porcentaje ptimo de agua de entre 5 y 7%. Si trabajamos con un porcentaje bajo de agua, disminuimos la resistenciamecnicade la arena. Si trabajamos con un porcentaje alto de agua, superior al 7%, al momento de colar el metal lquido, se formaran muchos vapores de agua en la cavidad del molde, cuya evacuacin es difcil y por ese motivo pueden formarse sopladuras.Propiedades de las arenas de moldeo. a.Resistencia en verde.Esteconceptoes vlido para las arenas humedecidas, se logra por la compactacin de la arena y depende principalmente del porcentaje de arcilla y del porcentaje de humedad, se logra aumentar esta en verde adicionndole cereales. b.Resistencia en seco.Cuando no existe un porcentaje de humedad, sirve para evaluar las cualidades de resistencia mecnica de una arena, se puede aumentar esta resistencia en seco adicionndole silicatos, debiendo soportar la accin erosiva del metal. c.Resistencia al calor. Es la capacidad de la arena de fundicin de soportar altas temperaturas del metal sin desmoronarse, se puede aumentar esta resistencia agregndole oxido de fierro, harina de slice o alquitrn en polvo.Estabilidad trmica.Es lapropiedadde la arena depodersoportar los cambios bruscos de temperaturas sin sufrir desmoronamientos en el momento de la colada.Refractabilidad o refractariedad.Es la propiedad de las arenas de fundicin de soportar las altas temperaturas sin que se presentensignosdefuncin(quemado), y depende del tipo de contenido de arcilla. Para aumentar la refractariedad se puede agregar polvo de grafito.Permeabilidad.Es la propiedad que debe tener la arena para dejarse atravesar por los gases producidos durante la colada, por el aire contenido inicialmente en la cavidad del molde y por el vapor de agua que se forma durante la colada. La permeabilidad depende de los siguientes factores:a. Contenido de humedad. El contenido ptimo de humedad de una arena de molde debe estar entre 5 y 7%. A mayor o menor contenido de humedad la permeabilidad disminuye.b. Contenido de la granulometra.Cuando los granos son ms grandes darn mayor permeabilidad, y los granos pequeos darn menor permeabilidad.

Fig. 6. ndice de finura de la arenac. Forma del grano.Los granos esferoidales dan mejor permeabilidad comparados con los granos de forma angular.d.Distribucindel tamao del grano.Un rango amplio de distribucin de los granos (en muchos tamices) nos dar una mayor permeabilidad comparada con una distribucin ms compacta (en 3 o 4 tamices adyacentes) que tendr mayor permeabilidad.e. Intensidad del apisonado. A mayor intensidad de compatibilidad, mayor ser la permeabilidad, y a menor intensidad de comparacin ser menor la permeabilidad.f. Contenido de arcilla. Es ms permeable aquella arena de moldeo que contenga menor cantidad de arcilla.g. La Plasticidad.Es la propiedad de la arena de fundicin de reproducir los detalles mnimos de la forma del modelo y depende de 2 factores:1.-De la fluencia.Que es la propiedad de la arena para transmitir a toda su masa las cargas aplicadas en su superficie.2.-De la deformabilidad.Que es la propiedad de la arena de cambiar de forma con suma facilidad, dependiendo del porcentaje de arcilla y del porcentaje de humedad.h. La Colapsibilidad.Es la propiedad de la arena de soportar concentraciones producidas por efecto de la distorsin y tambin debido a lasaccionesmecnicas.1. Debe permitir un buen acabado.Una arena de granulometra fina da mejor acabado que una arena de granulometra gruesa o basta.2. Debe ser reusables. Despus del desmoldeo deben tener la propiedad de ser usadas nuevamente para la confeccin de nuevos moldes, cuidando siempre que tenga una buena permeabilidad y las otras cualidades deseables bsicas.Deben ser fciles de preparar y moldear.Las propiedades enumeradas en la tabla son las caractersticas fundamentales en una arena de fundicin, con el transcurso de los aos, variasempresasque se dedican a la fundicin aportandatosmuy valiosos y que fueron recopilados por la normaISO2000-2008 (ITINTEC), en el siguiente cuadro se hace una recopilacin para fundir ungrupode metales trascendentales y usados.TABLA N 1

1.4. Aditivos aglutinantes bsicos en la fundicin.En forma genrica, son los productos capaces de dar cohesin y plasticidad a una mezcla preparada de arena y agua, para lograr esto los granos de arena quedan ligados y cohesionados entre s por pelculas formadas con la mezcla del agua + un aglutinante. Existen dos grandesgruposde aglutinantes:Aditivos o aglutinantes orgnicos.Se utilizan como aditivos o mejoradores, son productos que aadidos a las mezclas de arena es pequeos porcentajes, impiden la aparicin de ciertos defectos, mejoran su calidad y facilitan su desmoldeo y limpieza. Los aditivos orgnicos ms utilizados son:a.- Las Dextrinas. Se obtienen tratando concidosminerales, el almidn demaz, yuca u otros almidones. Existen cuatro tipos de dextrinas comnmente utilizados en la fundicin y son:- Goma Inglesa- Dextrina blanca- Dextrina rubia- Goma alcalinab.- Los Cereales.Se utilizan cuando se quiere aumentar la resistencia de la arena verde, en porcentajes aproximados de 2 a 2.5%, mezclados con 2% de agua, tiene la propiedad de reducir la evaporacin del agua de la mezcla.c.- La Melaza. Se emplea en porcentajes que van de 2.5 a 3%, y sirve para dar mayor cohesin a la arena de moldeo.d.- El Alquitrn.Es un derivado delpetrleoy se emplea en la confeccin de machos en un porcentaje de 2% (el macho una vez confeccionado se debe llevar al horno hasta unos 150C aprox.). Como ventaja da mayor resistencia a la arena seca, su principal defecto es que crea acumulacin de gas.e.- La Lignina.-Es un subproducto de lacelulosa, se emplea en porcentajes que van de 2.5 a 3% y sirve para dar mayor cohesin a la mezcla.f.- Las Resinas.Se encuentran en forma natural o sinttica, se utilizan en porcentajes que van de 1.5 a 2% de la mezcla. Ejemplo: La urea.g.- Los Aceites.Se utilizan mezclndolos con otros aditivos (cereales), en un porcentaje aproximado de 2%, el ms utilizado y el mejor es elaceitede linaza, pero tiene la desventaja de ser muy caro, y se tiende a reemplazarlo por aceite de harina de pescado que es de menor calidad, pero, ms barato y abundante.Aditivos o aglutinantes inorgnicos:a.- Aglutinantes arcillosos. Existen 3 grupos de minerales arcillosos en los que predomina un constituyente sobre los dems:Arcillas illiticas (grupo illita).Tienen como constituyentes bsicos la illita, y est formado por las arcillas ordinarias o materiales cuyo punto de fusin flucta entre 1300 y 1400C.Arcillas montmorillonita (grupo montmorillonita)Tiene como constituyente bsico la montmorillonita, y los ms importantes son:Bentonita sdica 1250 - 1350CBentonita clcica 1250 - 1350CArcillas caolinitas (grupo caolinita).- Tienen como constituyente bsico la caolinita, y los principales son:MaterialIntervalo de fusin

Caoln1650 1775 oC

Caolnplstico(bola de arcilla)1600 1770 oC

Arcilla refractaria (fire clay)1700 1775oC

b.- Aglutinantes cementosos. Los ms utilizados en fundicin son:Cemento portland.- Se lo utiliza para evitar el desmoronamiento y dar rigidez a la cavidad del molde, se mezcla con arena silcea y agua en porcentajes que va de 8 a 10%, antes de utilizar el molde hay que tener en cuenta el tiempo que tarda en fraguar el cemento.Silicato de sodio. De preferencia se emplea en la fabricacin de machos, en una proporcin de 10cm3 de silicato de sodio por 1 kg de arena silcea.El moldeo.Consiste en obtener una reproduccin en negativo de la pieza, es el espacio vaciado en el cual ha de colarse el metal lquido que al solidificarse, adquirir la forma del moldeo. Segn los materiales empleados y su consiguiente duracin los moldes (formas vacas), se dividen en: Moldes transitorios, perdidos, de arena Moldes permanentes de materiales cementosos o en coquilla.Segn el procedimiento de obtener el molde y las operaciones auxiliares (extraccin del modelo, retoque, etc.), se distinguen:a.- Moldeo a mano.Es el tipo de moldeo en el cual todas las operaciones se realizan manualmente o con la ayuda eventual de medio detransportey levantamiento (gras, carretillas, planos inclinados, etc.), o de utensilios mecnicos, (atacadores neumticos o elctricos, vibradores, etc. ). Se emplea generalmente en los pequeos talleres de fundicin.b.- Moldeo a mquina.Cuando algunas o todas las operaciones (compactacin de la arena, extraccin del modelo, retoque, etc. ) son realizadas por las mquinas adecuadas. En el moldeo mecnico es indispensable la ayuda de medio de levantamiento y de transporte para asegurar en las operaciones auxiliares el mismo ritmo deproduccinque el que imprimen las mquinas de moldear.Tipos de modelos[4]a.- Modelo enterizo:Llamados tambin al natural o a toda vista, se utilizan cuando existe facilidad para la extraccin del modelo de las cajas del moldeo. Este tipo de modelo no necesita lnea de particin.

b.- Modelo partido: Se utilizan considerando una o varias lneas de particin, de acuerdo con la complejidad del objeto a fundir, por razones de facilitar la extraccin del modelo de la cavidad del molde.

Fig. 7. Tipos de modelos en maderac.- Placa-modelo: Se utiliza cuando se quieren fabricar varias cavidades de molde para piezas pequeas, consiguindose con esto unahorrode tiempo en laproduccinen serie. Son casi siempre de metal, pero por razones deeconomase emplea tambin la madera. Segn el tipo de pieza y la mquina de moldear, las placas modelo pueden ser:Placa modelo simple:Cuando el modelo est ubicado en una sola cara de la placa modelo :

Placa modelo doble: Cuando los modelos estn ubicados en las 2 caras de la placa modelo:

d.- Modelo en racimo: Cuando los ductos por donde circulara el metal fundido son metlicos y generalmente esta formados por 2 tapas unidos rgidamente. Estemtodoes bastante antiguo y su aplicacin actualmente es muy rara.

Fig. 8. Modelo tipo racimoSeleccin de materiales para los modelos. Facilidades para ser trabajados Inoxidabilidad Peso Absorcin de la madera (contenido de humedad bajo) Sistema de moldeo Disponibilidad de la materia prima Economa del material Nmero de piezas a fabricar Como regla general, si es bastante la produccin de una determinada pieza se debe pensar en un modelo metlico, y si es reducida la produccin se debe pensar en un modelo de madera. Modelo de madera: la madera es el material ms utilizado para hacer modelos, y se requiere que su contenido de humedad sea bajo y constante (madera seca), para evitar el alabeo, o un hinchamiento del mismo por exceso de absorcin de la humedad.Ventajas de los modelos de madera: Fcilmente deformables Fabricacin rpida Poco peso Costo relativamente baratoDesventajas de los modelos de madera: Poca resistencia a la abrasidad de la arena Sensible a la accin atmosfrica, para evitar esto se le recubre con un barniz. Resistencia mecnica limitada Su duracin como modelo es limitado.

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