Procesos de Fabricación

Procesos que cambian la forma del material.

Procesos de fundición.

FundiciFundicióón en Arena.n en Arena.

Julio Anaya

Febrero 2008

Objetivo:

Mostrar de manera general en que consiste el proceso de fundición en arena.

Fundiciones de Hierro.

Es una aleación hierro-carbono que tiene más del 1.8% de carbono, para usos industriales, el hierro fundido tiene de 2.3 a 5 % de carbono.

Introducción.

Fundición Blanca 2.5 a 3.5 % C

•Se forma mediante velocidades altas de enfriamiento y dosis relativamente grandes de magnesio o azufre.

•Se obtienen piezas duras en la periferia y un alma suficientemente resistente.

•Las aplicaciones principales suelen ser para piezas que resisten fuertes desgastes: cilindros laminadores, ruedas de vagones, zapatas de freno de ferrocarril, etc

•Esta fundición es muy dura y resistente, es muy frágil por lo que no se puede usar en maquinas-herramientas.

•Fundición Gris 3 a 4 % C

•Velocidad de solidificación lenta, el hierro debe contener Silicio,

•Es fácilmente maquinable, también es frágil.

•Tienen una gran capacidad de amortiguamiento de las vibraciones, y de ahí su utilización para las bancadas de las máquinas.

•La fundición gris, tratada térmicamente, se utiliza para máquinas herramientas, motores de combustión interna y otras piezas sometidas a vibración y desgaste

Propiedades mecánicasDureza Brinell: 375 a 600

Resistencia a la tensión: 20000-70000 lb/plg^2

Resistencia a la compresión: 20000-30000 lb/plg^2

Modulo de elasticidad: 24-28 e6 lb/plg^2

Propiedades mecánicas (Clase 60 ASTM)Resistencia a la tensión: 62500 lb/plg^2

Resistencia a la compresión: 187500 lb/plg^2

Resistencia torsional: 187500 lb/plg^2

Modulo de elasticidad: 24-28 e6 lb/plg^2

•Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente

metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e

introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

•El proceso tradicional 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.

Fundición en Arena.

•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.

Equipo costoso; forma de la pieza

limita

Grandes piezas cilíndricas; alta velocidad de

producción.

Centrífugo

Costo de matriz alto; tamaño

limitado.

Precisión dimensional y acabados excelentes;

velocidad de producción elevada.

Troquel

Costo elevado del molde; no adecuado para metales con alto

punto de fusión.

Acabado superficial y precisión dimensional buenos; porosidad baja; velocidad de

producción alta.

Molde permanente

El tamaño de la pieza es limitado;

modelos y moldes costosos.

Formas complejas; acabado y precisión

excelentes; se puede fundir cualquier metal.

Fundición por

revestimiento

Tamaño limitado.Formas complejas; piezas de tolerancias

estrechas; buen acabado superficial.

Molde Cerámico

Limitado a metales no ferrosos.Formas complicadas; precisión dimensional y acabados buenos; porosidad baja.

Molde de Yeso

Los modelos tienen baja

resistencia y son costosos.

La mayor parte de los metales pueden ser

fundidos sin limite de tamaño; formas

complejas.

Modelo consumible

Restricciones en el tamaño de la

pieza, se requieren modelos y

equipos costosos.

Buena precisión dimensional y acabado

superficial; alta velocidad de producción.

Moldeo en cáscara

Se requiere algo de acabado; tolerancias amplias.

Se puede colar prácticamente cualquier metal; no hay limite de tamaño, forma o peso; costo de herramental bajo.

Arena

LimitacionesVentajasProceso

Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:

•Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas

•Diseño del molde (Arena Verde)

•Preparación de los materiales para los modelos y los

moldes

•Fabricación de los modelos y los moldes

•Colado de metal fundido

•Enfriamiento de los moldes

•Extracción de las piezas fundidas

•Limpieza de las piezas fundidas

•Terminado de las piezas fundidas

•Recuperación de los materiales de los moldes

(recuperación de la arena de moldeo)

A. Pieza.

B. Modelo

C. PorteasD. Corazón

E. Bebedero

F. Respiradero

MOLDEO

MOLDE

FUSION

DEL METAL INSPECCION

TRATAMI

ENTO

TERMICO

ARENA

PIEZA

FUNDIDA

LIMPIEZA

Y

TERMINADO

VACIADO

EN

MOLDE

-Fabricación del modelo

-Fabricación del corazón

-Sistema de alimentación

Hornos Solidificación Defectos porosidad

Ventajas:

•Rápido y flexible para series cortas o prototipos.

•Económico: inversión en equipos reducida. para series cortas o prototipos

•Piezas sin tensiones residuales*.

•Válido para cualquier aleación media.

•Geometrías de complejidad media y alta.

•Amplia variedad de tamaños.

Inconvenientes:

•Cadencias de producción bajas (artesanal).

•Mano de obra cualificada y especializada.

•Cierta probabilidad de defectos.

•Piezas con resistencia mecánica reducida*.

•Aspecto y calidad superficial pobre.

•Tolerancias dimensionales amplias.

Arena Sílica:

Material cuyo rango granulométrico comprende de 1/16 a 2 mm de diámetro. Su composición química la constituye íntegramente el bióxido de silicio (Si02)

La arena sílica es el producto de la desintegración de las rocas a lo largo de periodos de tiempo muy largos.

Es económica y adecuada como material de molde debido a su resistencia a altas temperaturas.

La arena con granos finos se puede presentar y forma una superficie liza, en el molde y aumenta la resistencia del molde aunque también reduce la permeabilidad

Moldes:

•Arena Verde (capa seca)

•Caja fría

•Moldes no cocidos

Arena Verde,

Arena, arcilla y agua es el método más económico para partes chicas,

en el método de capa seca las superficies se secan con soplete, lo

cual le da más resistencia al molde y son usadas para piezas más

grandes.

Capa fría,

La arena se mezcla con aglutinante orgánicos para dar mayor

resistencia, son dimensionalmente más precisos.

Modelo:

•Removible.

•Desechables.

Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son

disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias

fundiciones se les llama removibles.

Los modelos se utilizan para moldear la

mezcla de arena a la forma de la fundición

Removible.

Muestra según plano enviada desde Francia para aceite de reconocida marca.

Válvulas para la industria Petrolera. Modelo totalmente mecanizado.

Modelo para interior de caño de fibrocemento

Esfera para válvula 16" (Pieza única - Modelo perdido)

Desechables.

Ventajas de los modelos desechables

•Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.

•No requieren de tolerancia especiales.

•El acabado es uniforme y liso.

•No requiere de piezas sueltas y complejas.

•No requiere de corazones

•El moldeo se simplifica notablemente.

Desventajas de los modelos desechables

• El modelo es destruido en el proceso de fundición.

• Los modelos son más delicados en su manejo.

• No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.

• No se puede revisar el acabado del molde.

CORAZONES

Cuando una pieza debe tener un hueco o cavidad como un agujero para tornillo debe introducirse en el molde alguna forma de corazón y se definen como cualquier proyección de arena dentro del molde.

TIPOS DE CORAZONES

CORAZONES DE ARENA VERDE son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen de la misma arena que el resto del molde

CORAZONES DE ARENA SECA son los que se forman separadamente para insertarse después deque se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde.

En general deben usarse los corazones de arena verde siempre que sea posible para mantener el costo de los modelos en un mínimo

Máquinas para el moldeo de la arena

El método más antiguo conocido de moldeo y que se sigue usando para fundiciones simples es compactar la arena presionándola con la mano o compactándola alrededor del modelo.

Para fundiciones más elaboradas se utilizan maquinas de moldeo que eliminan horas de trabajo y mejora la apariencia final.