I Introducción

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    15-Jul-2015
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FUNDICION I

Ing. Leonardo Jurez Tapia

CONTENIDOI. Unidad. Introduccin a la fundicin II. Unidad. Materiales de moldeo III. Unidad. Fabricacin de corazones IV. Unidad. Fabricacin de moldes V. Unidad. Sistemas de colada y alimentacin.

I Unidad

1. INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE FUNDICION 2. OBJETIVO 3. PROCESOS DE MANUFACTURA 4. ANTECEDENTES HISTORICOS 5.-PROCESO TECNOLOGICO DE LA FUNDICION

ObjetivoIntroducir al participante en los principales conceptos asociados a la fundicin, los cuales son necesarios para el entendimiento del proceso y la prctica de la fundicin Adquirir los conocimientos necesarios, as como la prctica referente a los procesos de moldeo, utilizando los materiales existentes en la industria de la fundicin

Procesos de ManufacturaGrupo I Procesos que cambian la forma del material

y1. Metalurgia extractiva 2. Fundicin y3. Formado en fro y en caliente y4. Metalurgia de polvos y5. Moldeo de plstico

Procesos metalrgicos de transformacin para la obtencin de piezas cercanas a su forma final (near net shape) Procesos metalmecnicos (metalworking processes)Procesos que se aplican a los materiales metlicos en fase slida, durante el cual sufren deformaciones plsticas (permanente) que modifican su estructura y propiedades mecnicas.

Procesos de fundicin (Foundry Processes)Procesos en los cuales el metal pasa de la fase slida a la liquida mediante un horno de fusin, para posteriormente ser vertido en moldes. El control durante la fusin y solidificacin influyen fuertemente en sus propiedades mecnicas

Antecedentes HistricosSe ha tenido mucho ms avances en la industria de la fundicin a partir de la II Guerra Mundial, que en los previos 4 000 aos (Bruce L. History of the Metalcasting)

Su importancia se basa en:La contribucin a: la generacin de empleos, la competitividad costo-utilidad de los componentes fabricados, el desarrollo de nuevas tecnologas, el desarrollo de nuevas aleaciones, la generacin de componentes ms y ms sofisticados para todo tipo de aplicaciones. Todo en base a la dedicacin e ingenio de los ingenieros

9000 BC fabricacin del primer objeto metlico, cobre nativo 3000-2500 BC pequeos objetos obtenidos por cera perdida BC Pieza colada ms antigua: rana de cobre (Mesopotamia) BC Colada de bronces por fundidores en moldes de piedra (herramientas y armas) 1500 BC Se descubre el hierro para trabajado metalmecnico

600 BC Primera pieza de hierro colado, un tripode (tripod) de 600 lb colada por los chinos 233 BC Se obtienen piezas de hierro para arado 200 BC Se siguen produciendo piezas de hierro durante la dinasta Han

500 Se produce el hierro colado en India 1313 El primer caon colado en bronce se fabrica por monjes en la ciudad de Gante 1480 Nace el primer fundidor y padre de la industria de la fundicin, Vannoccio Biringuccio (1480-1539), publica el primer libro de Fundicin y Metalurgia bajo supervicin del Vaticano

1645 Aparece por primera vez en el diccionario Oxford el trmico Fundicin y su variante en francs Fonderie

1825 Aluminio, el metal ms abundante en la corteza terrestre es aislado por el dans Hans Oersted 1830s Seth Boyden (Newark NJ) produce el primer hierro maleable de corazn negro1884 Primera aplicacin arquitectnica del aluminio fundido (William Frishmuth), pirmide montada en la punta del monumento a Washington 1900 Se introduce el ensayo de dureza Brinell, en la produccin de bronces al aluminio en EU 1948 Se produce el primer hierro nodular en planta por Jamestown Malleable Iron Co (Jamestown, NY) en forma de barra. Se cuela el primer tubo de hierro dctil por Lynchburg Foundry (Lynchburg VA)

PROCESO TECNOLOGICO DE LA FUNDICIN

DEFINICIN: Se entiende por fundicin la obtencin de piezas por solidificacin de un metal dentro de una cavidad llamada molde.

TIPOS DE MOLDES Molde metlico o permanente Colado por gravedad Colado a baja presin Colado a alta presin

-En maquinas de cmara fra -En maquinas de cmara caliente Moldes cermicos o semipermanentes Grafito, yeso, etc. Moldes de arena o perdido

Caractersticas de los moldes de arena Refractariedad.- el molde debe soportar altastemperaturas.

Resistencia mecnica.. Debe soportar el manejo y la presin que el metal ejerce sobre sus paredes Permeabilidad. Debe dejar pasar los gases a travs de sus paredes Colapsibilidad. No debe impedir la contraccon

Fundicin en molde de arena en verde (Green Sand Mould) Molde unitario

Etapas para la obtencin de una pieza de fundicin

Etapas para la obtencin del molde

Fundicin en molde permanente (molde no unitario)Permanent mould

Proceso en el cual el molde es metlico (no unitario), este se llena de metal liquido, siendo la solidificacin ms rpida que el de arena

Los principales procesos en la produccin de piezas son: Fusin del metal, Elaboracin de moldes, Vaciado del metal y solidificacin, Desmoldeo, Limpieza y desbarbado, Tratamiento trmico Control de calidad de las piezas.

DIAGRAMA DE FLUJO SIMPLIFICADO PARA EL PROCESO DE FUNDICIN: FUSIN , MOLDEO, COLADA Y ACABADO.

Fundentes

Materias primas Metales

Chatarra-Coque

Horno de crisol o reverbero

Horno de induccin

Horno de Cubilote Corte y Acabado Enfriamiento y limpieza

Metal lquidoArena

Olla de colada Molde no unitario

Preparacin de la arena

Moldeo unitariocorazones

Llenado de moldes (colada)Fabricacin de corazones Materias primas

Desmoldeo

Diagrama de flujo: Proceso de Fundicin

Proceso de Fundicin: diagrama de flujo y fuentes de emisin

Variables en el proceso de fundicinModelo: tolerancias y diseo metalrgico en funcin del tipo de proceso Moldeo: variable depende del tipo de molde Corazn: tipo de proceso, mezcla de arena, temperatura del corazn, acabado superficial, peso, propiedades mecnicas, etc. Fusin: Unidad de fusin, tcnica de fusin, tratamiento del metal lquido, control de la temperatura, reactividad y tipo de aleacin fundida, seleccin del refractario, etc. Colada o llenado del molde: tiempo de colada, temperatura de colada, diseo del sistema de colada, diseo del sistema de alimentacin, forma de llenado, tipo de horno, etc.

Caractersticas de los procesos de fundicin Conveniente para partes complejas e intrincadas o piezas con huecos internos, como: monoblocks, cabezas para cilindros, cuerpos de bombas, rboles de levas y cigueales, estructuras para aeronutica, etc. Adecuado para volumenes pequeos y piezas prototipo, hasta fabricacin de grandes volumenes de piezas Facilidades y bajo costo de equipo para algunos procesos Aplicable como proceso solo a algunos metales como los Hierros Colados debido a sus caractersticas y propiedades metalrgica Fabricacin de piezas pequeas, hasta de enormes dimensiones

Procesos de fundicin tradicionalesMolde unitario.Molde de arena en verde (green sand mould) (MU) Moldeo en cscara (Shell mould) A la cera perdida o de precisin (investment casting) Modelo evaporable (lost foam o full mold)

Molde no unitario.Colada por gravedad en molde permanente (Gravity casting or Permanent mould) Colada a presin (die casting) Colada centrifuga

ProcesoArena en verde Cscara Evaporable

VentajasCualquier metal se puede utilizar, no hay limite de tamao ni peso. Bajo costo de equipo y herramental Buena exactitud dimensional y acabado superficial. Alta velocidad de produccin Pueden colarse la mayora de los metales. No hay lmite de tamao ni de complejidad de la pieza Piezas intrincadas, buena exactitud dimensional y acabado. Baja porosidad

LimitacionesRequiere de acabado final. Amplias tolerencias dimensionales Tamao de pieza limitada. Modelos y equipo caros Los modelos tienen poca resistencia y son muy costosos en bajas cantidades Limitado a no ferrosos. Tamao y volumen del producto es limitado. Tiempo de fabricacin del molde largo Tamao limitado Tamao lmitado. Modelos, equipo y acabado costoso Alto costo del molde. Limitado en tamao y complejidad. No es muy conveniente para metales de alto punto de fusin Costo elevado del molde. Tamao limitado. Se aplica ano ferrosos Equipo car y forma de piezas muy limitada

Yeso

Cermico Cera perdida M. Permanente

Piezas intrincadas , buen acabado superficial. Buena exactitud dimensional Formas intrincadas, excelente acabado superficial, buena tolerencia dimensional Buen acabado superficial y exactitud dimensional. Alta velocidad de produccin

C. a presin C. Centrifuga Partes cilndricas huecas, buen acabado superficial. Alta velocidad de produccin