UNIDAD I: PROCESOS DE CONVERSIN DE MASAS1.1 introduccinQU SON LOS METALES? Ver video

Los metales son los materiales de ms antigua y mayor utilidad para los seres humanos. herramientas, utensilios, son la materia prima de la industria qumica en sectores como la medicina, la cosmtica y la petroqumica, en los que se utilizan en infinidad de aplicaciones.

DEFINICINDesde el punto de vista qumico, los metales son sustancias elementales, cuyos tomos se combinan con otras sustancias tambin elementales como el oxgeno, el azufre, el cloro, etc., llamadas no metales, cediendo electrones. Este comportamiento permite que los metales se presenten en general en la naturaleza formando parte de familias de minerales, llamados minerales metlicos, del tipo de los xidos, sales e hidrxidos.

PROPIEDADES Y CARACTERSTICAS ver videoDesde el punto de vista fsico, los metales presentan las siguientes propiedades: 1. brillo, 2. dureza, 3. tenacidad, 4. ductibilidad y 5. maleabilidad, adems de ser excelentes conductores del calor y de la electricidad. Esta caracterstica les diferencia del resto de las sustancias slidas. Sus cualidades de uso ms estimables son: 1. su larga vida til, 2. su resistencia mecnica 3. y su fcil conformacin; Las menos apreciables: 1. su precio, muy variable segn la clase de metal, 2. su alta densidad, que no les afecta de forma general, 3. y su tendencia a la corrosin, que en gran medida es soslayable con mtodos de proteccin superficial. Generalmente, los metales se presentan en estado slido a temperatura ambiente, a excepcin del mercurio y el galio que son lquidos. Sus puntos de fusin son tambin muy variables, ya que algunos funden a temperaturas poco superiores a las ambientales, como es el caso del sodio (97 C), y otros son muy refractarios y prcticamente infusibles, como el wolframio o tungsteno. En la mayor parte de sus aplicaciones, los metales slidos se utilizan conformados, sin que ello suponga un cambio de su naturaleza, lo que unido a su aptitud para la recuperacin y reutilizacin hace posible alargar su ciclo de vida.

CLASIFICACINLos metales forman el grupo ms extenso de sustancias elementales, ya que abarca ms de la mitad de la Tabla Peridica, lo que permite que las propiedades fsicas y qumicas individuales sean muy diversas, as como su utilidad y su abundancia en la corteza terrestre. Desde un punto de vista prctico, los metales se clasifican en dos grandes categoras: los frreos, y los no frreos. 1. Los primeros abarcan el hierro, con mucho el metal de mayor consumo, y aquellos otros afines a l utilizados para producir diversos tipos de aceros, como manganeso, cromo, nquel, vanadio, niobio, cobalto, wolframio, etc.2. Los no frreos se desglosan en cuatro subgrupos: Industriales pesados: cobre, cinc, plomo, estao, antimonio y mercurio. Industriales ligeros: aluminio y magnesio. Preciosos: oro, plata, y familia de los platnidos. Minoritarios: cadmio, galio, germanio y uranio.

OBTENCIN DE LOS METALESLos metales se obtienen actualmente de dos fuentes: 1. los minerales 2. las chatarras. Los minerales metlicos, en su condicin de recursos no renovables, han sido su fuente primaria desde tiempos histricos. El reciclado surgi con caracteres industriales muy posteriormente, ya a mediados del siglo XX, centrndose inicialmente en la recuperacin de chatarras de acero y, progresivamente, extendindose a los metales no frreos de mayor consumo: cobre, aluminio, cinc, estao y plomo; para alcanzar en la actualidad niveles que en algunos casos son equiparables a los procedentes de los minerales.La minera obtiene los minerales metlicos contenidos en sus yacimientos geolgicos por mtodos subterrneos y a cielo abierto, siendo preferible este ltimo mtodo en condiciones de localizacin somera y de baja ley metlica, que son las ms frecuentes.

PROCESOS DE TRANSFORMACIN Y RECICLADO

Los metales brutos procedentes de la extraccin metalrgica se afinan al fuego o por electrlisis, y se elaboran dando lugar a productos o semiproductos que conformados por diversos mtodos como moldeo, laminacin, extrusin, trefilado, etc., se envan al mercado o a la elaboracin de bienes de naturaleza metlica. La conformacin de los metales se basa en sus propiedades de licuacin por fusin, que permite el relleno de moldes, o en la plasticidad y deformabilidad, que adquieren en estado al rojo. La transformacin de los bienes metlicos de desecho y el reciclado de los metales que contienen sigue un proceso similar en gran medida al minero-metalrgico de los minerales: captacin, desguace, seleccin de las chatarras, y fusin de stas a metal. Si la chatarra es idnea, la obtencin del metal se limita a una operacin de fusin, en cuyo caso una parte importante del reciclado puede efectuarse en lnea pirometalrgica.

METODOS DE OBTENCIN

LA MINERALURGIA Libera las sustancias metlicas propiamente dichas de las no metlicas que las acompaan en la naturaleza, permitiendo el transporte econmico del mineral a grandes distancias; para ello, emplea mtodos tcnicos de base fsica o mecnica, tales como las diferencias de densidades, propiedades diferenciales de superficie de los granos minerales, etc.

Maquinaria y tecnologaLa mineralurgia o tcnica de concentracin de los minerales utiliza equipos de reduccin progresiva de tamaos como machacadoras y molinos, que liberan entre s los granos, y equipos de separacin fsica o fisicoqumica en hmedo de las diversas especies liberadas como celdas de flotacin y cribas hidrulicas.

LOS PROCESOS DE MINERALURGIAAnlogamente, la transformacin de los bienes metlicos de desecho en chatarras o materia prima metalrgica, sigue un proceso que, como ya se ha comentado antes, en muchos aspectos es afn con el mineralrgico: captacin y fragmentacin de los desechos, separacin y seleccin de sus componentes, y produccin de las chatarras comerciales. El tratamiento final de las chatarras para su conversin en metal se realiza en plantas especializadas que normalmente elaboran productos finales tales como tubos, chapas y otros, o integrndolas en las fases finales de los procesos de la metalurgia extractiva como, por ejemplo, cargndola en convertidores de metales brutos.

LA METALURGIA Acta por procedimientos qumicos descomponiendo los compuestos en los que aparece el metal, normalmente xidos, sulfuros. Se disuelven en medios acuosos acidulados con ayuda de reactivos, o en baos de sales fundidas, recuperndolos por reduccin electroqumica sobre el ctodo de una celda electroltica.

LOS PROCESOS DE RECICLADO DE LOS METALESLas plantas metalrgicas trabajan siguiendo una de las dos vas alternativas de pirometalurgia (metalurgia al fuego) o hidrometalurgia (metalurgia de las disoluciones acuosas).El exponente industrial ms significativo de la primera es la siderurgia, seguida de la metalurgia del cobre y aluminio, siendo el horno alto de fusin de minerales de hierro, condimetro de crisol de hasta 15 m y altura prxima a los 50 m, el aparato de mayor envergadura desarrollado por el hombre.

APLICACIONES DE LOS METALESLos metales poseen una amplia gama de aplicaciones, en unos casos como sustancias y en otros como materiales. Sin menoscabo de la importancia econmica y tcnica de muchos compuestos metlicos en el sector de la qumica, petroqumica, etc., la mayor extensin de sus aplicaciones se da, sin embargo, en el mbito de los materiales, en razn de sus inmejorables propiedades fsicas y mecnicas, y a su aptitud para su conformacin, tanto por deformacin plstica, o para su corte oxiacetilnico o para su unin fuerte por soldadura.

1.2 El moldeo, diferentes formas y preparacinMOLDEO.La fabricacin de piezas metlicas de una forma y tamao definidos, fundiendo un metal o aleacin y vertindolo en moldes construidos previamente, es la tcnica que se designa con el nombre de conformacin por moldeo. Durante muchos siglos el moldeo se llev a cabo de una manera puramente artesanal, aplicando una serie de reglas que se transmitan de padres a hijos o de maestros a discpulos. Sin embargo, a lo largo del siglo XX esta tcnica se fue perfeccionando con el descubrimiento de nuevos mtodos cada vez ms rpidos, econmicos y precisos, que dan lugar a la fabricacin de toda clase de piezas: medallas, estatuas, grifos, lmparas, herrajes, cojinetes, tuercas, turbinas, mbolos, bateras de cocina...

TCNICAS DE MOLDEOEl moldeo (tambin conocido como fundicin o colada) es un procedimiento que permite dar forma a muchos materiales y obtener piezas acabadas.

El moldeo de piezas metlicas, aunque vara segn el proceso, debe seguir unas etapas determinadas, que se recogen en el siguiente diagrama de bloques:Una vez que se ha realizado el diseo de la pieza que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o yeso, de forma totalmente artesanal. A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de arena u otro material; si la pieza es hueca es preciso fabricar tambin los machos o noyos, que son unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el material elegido para la fabricacin de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como colada. El desmoldeo consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisin, deben realizarse tratamientos de acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen ser metales y aleaciones, y deben poseer las siguientes caractersticas:- Punto de fusin bajo (para ahorrar combustible).- Baja tensin superficial (para reproducir fielmente el molde).- Bajo coeficiente de dilatacin en estado lquido (para que la contraccin del metal sea pequea).- Bajo coeficiente de dilatacin en estado slido (para disminuir el peligro de formacin de grietas durante el enfriamiento).- Aptitud para el llenado del molde.PARTES BSICAS DE UN MOLDELos moldes estn formados por dos mitades llamadas: Partefija o de inyecciny partemvil o de expulsin.

-Parte fija o de lado inyeccin, llamada as porque es la parte del molde que no se mueve cuando la mquina de inyectar realiza todos sus movimientos.Est sujeta al plato de la maquina fijo, y es donde apoya el cilindro deinyeccinde la mquina, para introducir en el molde el material fundido. O sea es el que est ms cerca del grupo inyeccin, (de ah el segundo nombre).-Parte mvil o de expulsin,llamada as porque es la parte que est sujeta al plato mvil de la mquina y solidariamente con esta, se mueve. Tambin es donde est normalmente ubicada el sistema de expulsin de la pieza cuando est terminada.A su vez cada una de estas partes est formada por los elementos siguientes:

Parte fija del molde:-Placa base. Placa de dimensiones (ancho y alto) adecuadas para que segn el tamao de pieza a inyectar, queden espacios libres por donde se podr sujetar mediante bridas al plato fijo de la mquina. El grosor de est placa ser lo suficiente, para evitar deformaciones y depender del peso total del molde (20-50 mm).-Placa porta figuras.Existen en ambas mitades. Son las placas donde se realizan las figuras de la pieza, bien sea como postizos ajustados en la misma, o directamente realizados sobre ella. Estos postizos o figuras, uno ser hembra y otro macho. La hembra llamadacajerasuele realizarse siempre que sea posible en la parte fija del molde. Y el macho llamadopunznsuele realizarse en la parte mvil.-Centrador.El centrador como su nombre indica sirve para centrar el molde en la mquina. Suele ser redondo y sobresale de la placa base., lo que sobresale de la placa base entra ajustadamente en el plato fijo de la maquina. As una vez centrado el molde el cilindro de inyeccin de la mquina coincide con el orificio por donde tiene que entrar el material fundido en el molde.-Bebedero , ramales de distribucin, y entradas.Son huecos creados en el molde, que sirven para que el material fundido que viene del cilindro de inyeccin de la mquina, pueda llegar a travs de ellos hasta los huecos que tienen la forma de la pieza. Estnlos bebederos yentradas a pieza., estas entradas tienen diferentes formas segn su utilizacin y materiales empleados. Tambin es posible mantener estos conductos a una temperatura lo suficientemente alta, mediante resistencias integradas en el molde, que mantenga el material fundido. Con ello evitaremos la merma de lascoladas,estaramos hablando de moldes con cmaras calientes.-Circuitos de refrigeracin.Ambas partes del molde (fija y mvil), tiene una serie de circuitos, tanto en el interior de la placa porta figuras o /y en los postizos que tienen las figuras de la pieza, por donde pasa el lquido refrigerante. Con este sistema, a una temperatura dada del lquido refrigerante y trabajando la mquina de forma continuada a un ciclo dado, se establecer un equilibrio entre la cantidad de calor que suministramos al molde con el material fundido, y la cantidad de calor que le quitamos al molde con el lquido refrigerante. El ciclo tiene que ser el menor posible que mantenga las piezas con la calidad requerida.-Guas o columnas del molde.Ambas partes del molde tienen un sistema deguas en una parte y deagujeros guaen la otra, de alto nivel de ajuste, que aseguran un perfecto acoplamiento de las partes, evitando movimientos de una parte respecto a la otra cuando recibe la presin del plstico fundido que llega a las cavidades. Permite tambin el poder realizar los ajustes finos de ambas partes, en las fases de construccin o reparacin del molde. El nmero de guas y agujeros gua y su situacin en los moldes depende del tamao del mismo, suelen ser4para tamaos pequeos o medianos, y su situacin suele estar en las 4 esquinas del molde, para moldes de forma rectangular, que son los ms frecuentes.

Parte mvil del molde:

- Placa base.Al igual que para la parte fija, sirve para su sujecin mediante bridas u otros elementos de fijacin al plato mvil de la mquina de inyectar. A diferencia de la anterior, esta placa normalmente no lleva centrador, pero lleva un orificio en su parte central que permite la entrada del vstago expulsor de la mquina, hasta la placa expulsora del molde.-Placa expulsora.Es un placa doble que lleva los expulsores y recuperadores. Va flotante y guiada en un determinado espacio dentro de esta mitad de molde y cuya misin consiste en extraer la pieza con los expulsores que aloja cuando el vstago de expulsin de la maquina hace presin sobre la misma. Mediante los recuperadores lleva la placa expulsora a la posicin de inicio en el momento del cierre de ambas mitades.-Regles.Son gruesos de hierro, puestos a ambos lados del molde, sujetos a la placa base y placa porta figuras mediante tornillos, creando un hueco central entre la placa base y la placa porta figuras, por donde se deslizar mediante guas la placa expulsora.-Expulsores.Pueden tener diferentes formas, segn la pieza aunque lo comn es que sean de forma cilndrica o laminar. Su situacin en un extremo a la placa expulsora y el otro formando parte de la superficie de molde en contacto con el plstico, hace de trasmisor directo, en la extraccin de la pieza de la cavidad del molde donde se aloja.- Recuperadores. Son varillas cilndricas de mayor tamao que los expulsores, ubicadas fuera de la superficie del molde que hace pieza y cuya misin es evitar que los expulsores daen el molde cuando se cierran ambas mitades. Asegura as, una recuperacin de la placa expulsora y expulsores hasta su posicin inicial.- - Salida de gases.Son pequeos desajustes creados de forma precisa en el molde, estn situados principalmente en las terminaciones del llenado de las piezas y permiten que el aire que hay en los huecos de la cavidad a llenar, junto con los gases que se generan en la inyeccin, tenga huecos en el ajuste para salir. Estas salidas son de tal tamao (aproximadamente 0.02 mm) que permiten que salgan los gases pero no el plstico lquido.Existen varias partes del molde como: correderas, sufrideras, noyos, expulsin por placa, expulsin por aire, sistema de cmaras calientes con obturadores,...., que sern estudiados en prximos captulos.-Agujeros roscados y cncamos.El molde posee en todas sus placas agujeros roscados de orificio suficiente para el enroscado de los cncamos, que sern utilizados en el manejo en el taller (polipastos o puente gra). Al igual poseer agujeros roscados de tal forma que con cncamos adecuados y con puente gra pueda ponerse el molde o semi moldes en mquina de forma vertical.

1.3 La fundicin, sus etapas. Diferentes procesos.

El principio de fundicin es simple: se funde el metal, se vaca en un molde y se deja enfriar, existen todava muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operacin exitosa de fundicin. La fundicin es un antiguo arte que todava se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros mtodos como el fundido a presin, la forja, la extrusin, el mecanizado y el laminado. El proceso de produccin de piezas metlicas se realiza a travs del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena.La fundicin en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la produccin masiva de piezas de pequeo o regular tamao, de alta calidad. Existen varios tipos de moldes metlicos utilizados para la fabricacin de piezas; como la fundicin en matrices, fundicin en cmara fra, fundicin hueca y fundicin prensada, cuyas caractersticas varan principalmente en el nmero de piezas a fabricar y las especificaciones de estas.Existen mtodos de fundicin: como el de precisin; que segn sus diferentes procesos, se elaboran incluso piezas ornamentales nicas o con muy pocas copias, esto por el tipo de moldes utilizados y la fundicin de colado continuo, con la cual se elaboran materiales de uso comercial, en grandes cantidades. Dentro de los tipos de fundicin de los metales estn: el hierro fundido, tambin conocido como hierro fundido gris, cuya aleacin ferrosa contiene en general ms de 2% de carbono y ms de 1% de silicio, adems de manganeso, fsforo y azufre; la fundicin gris, que contienen entre 2,5 y 4% de carbono, adems tienen pequeos porcentajes de fsforo y silicio; la fundicin blanca, que se utiliza en cuerpos moledores por su gran resistencia al desgaste, son fundiciones con un porcentaje de carbono que oscila entre 2.5 y 3 % y se caracterizan por presentar un color blanco brillante en la fractura.Como factores para el proceso de fundicin estn: el procedimiento de moldeo, clasificado segn los materiales usados en: moldes de arena en verde, moldes con arena seca, moldes de arcilla, moldes de metal y otros, los cuales varan su uso, dependiendo de las propiedades del material fundido a utilizar para la elaboracin de las piezas. Otro aspecto importante es el proceso de moldeo, el cual se puede realizar en banco, piso, fosa o en maquina, generalmente de acuerdo a la cantidad de piezas a fabricar. Se denomina fundicin y tambin esmelter 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.El proceso ms tradicional es la fundicin en arena, por ser sta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesin y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del 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.

PROCESOS ESPECIALES DE FUNDICION

MOLDES METALICOS

La fundicin en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la produccin masiva de piezas de pequeo o regular tamao, de alta calidad. Estos moldes se usan principalmente en fundicin en matriz de aleaciones de bajo punto de fusin. Sus ventajas son que tiene gran precisin y son muy econmicas, cuando se producen grandes cantidades, las piezas de fundicin se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado. Existen varios tipos de moldes metlicos utilizados para la fabricacin de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuacin se mencionan algunos de los ms utilizados:

1. Fundicin en matrices:

En este proceso el metal lquido se inyecta a presin en un molde metlico (matriz), la inyeccin se hace a una presin entre1450 psi y 2031psi, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los ms utilizados para la produccin de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyeccin en la fundicin en matrices: Cmara caliente: El procedimiento de fusin en cmara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistn se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones ms utilizadas en este mtodo son las de bajo punto de fusin como las de zinc, estao y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 5076 psi. Es un proceso rpido que se puede fcilmente mecanizar.. Cmara Fra: El proceso con cmara fra se lleva metal fundido por medio de un cucharn hasta un cilindro por el cual corre un pistn que empuja al metal a la matriz de fundicin, las piezas obtenidas son de unos cuantos gramos a 10 kg y slo es recomendable en trabajos de poca produccin.

2.- Fundicin en cmara fra:

Fundicin con molde permanente por gravedad:Este tipo de fundicin es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no est sujeto a restricciones de calidad, debido a que la nica fuente de energa que obliga al metal a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilizacin de este mtodo es la fabricacin de lingotes de metal. La fusin de moldes de baja presin:Es un sistema de fusin que consiste en la colocacin de un tallo sobre un crisol sellado, al inyectar presin al centro del crisol la nica salida del metal fundido ser el tallo por lo que se genera el flujo del metal por el tallo hasta que se llena la matriz y se forma la pieza. Con este procedimiento se pueden fabricar piezas hasta de 30 kg y es rentable para grandes cantidades de piezas sin grandes requerimientos de calidad.3. Fundicin hueca:

Es un sistema de produccin de piezas metlicas huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado cuando se empieza a solidificar el metal. El metal que no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza. El resultado son paredes delgadas de metal.4. Fundicin prensada:

Es un proceso para producir piezas huecas pero de mayor calidad que la fundicin hueca. Se vaca una cantidad especfica de metal fundido en el interior de un molde con un extremo abierto por el que se introduce un corazn que obliga al metal fundido a distribuirse uniformemente en todo el molde, una vez que empieza a solidificarse el metal del molde, se extrae el corazn, lo que origina una pieza de buena calidad. Este sistema de fundicin es considerado como artesanal y slo es rentable cuando se van a fabricar pocas piezas.

5. Fundicin centrfuga La fundicin centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el metal, utilizando as la fuerza centrifuga para acomodar el metal en el molde. Se obtienen mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere propiedades fsicas superiores. Las piezas de forma simtricas se prestan particularmente para este mtodo, aun cuando se pueden producir otros muchos tipos de piezas fundidas.Por fundicin centrifuga se obtienen piezas ms econmicas que por otros mtodos. Los corazones en formas cilndricas y rebosaderos se eliminan. Las piezas tienen una estructura de metal densa con todo y las impurezas que van de la parte posterior al centro de la pieza pero que frecuentemente se maquinan. Por razn de la presin extrema del metal sobre el metal, se pueden lograr piezas de secciones delgadas tambin como en la fundicin esttica.Aunque en la fundicin centrfuga hay limitaciones en el tamao y forma de piezas fundida, se pueden hacer desde anillos de pistn de pocos gramos de peso y rodillo para papel que pesen arriba de 40 toneladas, Blocks de maquinas en aluminio.Existen tres tipos de fundicin centrfuga:1. Fundicin centrfuga real2. Fundicin semi-centrfuga3. Centrifugado1.- Fundicin centrfuga real:

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

2.- Fundicin semi-centrfuga:

Es un mtodo en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrfuga 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. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundicin es maquinado posteriormente.3.- Centrifugado:

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

MOLDES NO METALICOS1.- Fundicin de precisin en molde de ceraEntre las fundiciones de precisin podemos nombrar:Proceso de fundicin a la cera perdida:Es un proceso muy antiguo para la fabricacin de piezas artsticas. Consiste en la creacin de un modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las caractersticas deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto con yeso o un material cermico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cermico se introduce a un horno, con ello el material cermico se endurece y el modelo de cera se derrite. En el molde fabricado se vaca el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es utilizado para la fabricacin de piezas ornamentales nicas o con muy pocas copias.

Proceso de cscara cermica:Es un proceso parecido al de la cera perdida, slo que en este proceso el modelo de cera o un material de bajo punto de fusin se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con polvo de marmol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la mezcla, generando una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo y su cscara se meten en un horno con lo que el material refractario se endurecer y el modelo se derrite. As se tiene un molde listo para ser llenado con un metal y producir una fundicin slida o hueca.

2.- Fundicin en molde de yeso:

Cuando se desea la fabricacin de varios tipos de piezas de tamao reducido y de baja calidad en su terminado superficial, se utiliza el proceso de fundicin en molde de yeso. Este consiste en la incrustacin de las piezas modelo que se desean fundir, en una caja llena con pasta de yeso, cuando se ha endurecido el yeso, se extraen las piezas que sirvieron de modelo y por gravedad se llenan las cavidades con metal fundido. El sistema anterior puede producir grandes cantidades de piezas fundidas con las formas deseadas.FUNDICIN DE COLADO CONTINUO

Cuando se requiere un material de seccin constante y en grandes cantidades se puede utilizar el mtodo de la colada continua, el cual consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una vlvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que est enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde fro se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y lminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricacin de varios tipos de materiales de uso comercial. TIPOS DE FUNDICIONESHIERRO FUNDIDO

El hierro fundido o hierro Colado es un tipo de fundicin tambin conocida como hierro fundido gris, es uno de los materiales ferrosos ms empleados, su nombre se debe a la apariencia de sus superficies al romperse. Esta aleacin ferrosa contiene en general ms de 2% de carbono y ms de 1% de silicio, adems de manganeso, fsforo y azufre. Las propiedades fsicas y en particular las mecnicas varan dentro de amplios intervalos respondiendo a factores como la composicin qumica, rapidez de enfriamiento despus del vaciado, tamao y espesor de las piezas, prctica de vaciado, tratamiento trmico y parmetros microestructurales como la naturaleza de la matriz y la forma y tamao de las hojuelas de grafito.

FUNDICION GRIS

Las fundiciones grises son aleaciones que contienen entre 2,5 y 4% de carbono, adems tienen pequeos porcentajes de fsforo y silicio. Funde entre los 1200 y 1300 C. Tiene un peso especfico de (7-7,2) segn sea la composicin, es muy fluida y tiene la propiedad de llenar bien los moldes por dilatacin al solidificarse, la superficie de su fractura es de color gris. Se caracteriza porque una parte del carbono se separa en forma de grafito al solidificarse.Cuando la fundicin gris est constituida por mezcla de grafito y ferrita es la ms blanda y la que menor resistencia mecnica presenta; la resistencia a la traccin y la dureza aumentan con la cantidad de carbono combinada que existe. Caractersticas de la fundicin gris:Las llamadas fundiciones grises son las ms utilizadas en la industria metalrgica para la produccin de piezas que requieran operaciones de mecanizado finales debido a que son muy mecanizables en todo tipo de mquinas herramienta excepto en rectificadoras, admiten bien el taladrado, el roscado y son soldables. Sus principales aplicaciones son la fabricacin de bancadas de mquinas, bloques de motores trmicos, piezas de cerrajera, etc.1.4 Laminacin, extrusin, estirado, forja.ELABORACIN DE PIEZAS MEDIANTE DEFORMACIN DEL MATERIAL.

Se puede realizar a temperatura ambiente (deformacin en fro) o elevando la temperatura del material (deformacin en caliente).

Deformacin en frio

Deformacin en caliente

Se aplica principalmente a los metales, aunque tambin se emplea en la obtencin de piezas de plstico (termoconformado). Algunos metales (Au, Cu, Ag) se deforman bien en fro, pero otros (materiales frreos) son difciles de deformar en fro. De poder ser, se elige la deformacin en fro, siempre que el material y la pieza lo aguanten, pues se obtienen unas propiedades mecnicas superiores y un mejor acabado de la pieza. Adems se ahorra energa al no tener que calentar el material y las herramientas a emplear no tienen que soportar grandes temperaturas. Por el contrario, las mquinas empleadas en la deformacin en fro han de ser ms potentes.Una clasificacin de algunos diferentes mtodos y operaciones por deformacin puede ser:

EN CALIENTE Colada contnua Laminacin Forja -Estirado -Recalcado -Estampado Extrusin EN FRO Laminacin Forja Estampado Extrusin Doblado y curvado Trefilado y estirado

1.- COLADA CONTINUA

Consiste en llenar un recipiente (cuba) con metal fundido procedente de un horno empleado para obtener acero. El metal cae de la cuba y se introduce en un molde refrigerado sin fondo donde se solidifica y se obtiene as una tira continua (perfil) de seccin semejante a la del molde.Esta tira cae en vertical y al apoyarse sobre unos cilindros, a medida que avanza, se va colocando horizontal hasta ser cortada mediante sopletes, que se mueven a la misma velocidad que la plancha. A continuacin se laminan los perfiles, aprovechando su alta temperatura.

2.- LAMINACIN

Es un procedimiento que consiste en modificar una masa metlica hacindola pasar entre rodillos superpuestos, que giran en sentido opuesto. Se efecta normalmente en caliente; sin embargo, existe la laminacin en fro. En la laminacin en fro los metales adquieren acritud al deformarse, por lo que se someten a un tratamiento de recocido al final de la operacin, e incluso en una etapa intermedia. Nota: Acritud: modificacin de las propiedades de plasticidad y tenacidad de los metales, que se produce cuando se han sometido a alguna deformacin permanente. TREN DE LAMINACIN. Es una agrupacin de varios laminadores o cajas relacionadas entre s, de modo que el material a laminar pasa sucesivamente por cada una, hasta completar el ciclo de elaboracin. Un laminador elemental estara constituido por las siguientes partes: dos o ms cilindros, normalmente horizontales; un bastidor que soporta las ampuesas o asientos de los cilindros; y un sistema de ajuste de los cilindros formado por esprragos roscados, llamados tornillos de presin. Todo el conjunto recibe el nombre de caja de laminacin.

Tren de laminacin

1, cilindro; 2, bastidor; 3, ampuesa; 4, tornillo de reglaje

Cilindros laminadores: 1, tabla; 2, cuello; 3, mun

Clases de laminadores: A, do; B, tro; C, doble do; D, cuarto; E, mltiple; F, universal

Secciones sucesivas para la fabricacin de diversos perfiles laminados en el tren estructural.3.- FORJADO.La forja es un procedimiento de conformacin por deformacin que se realiza sometiendo al metal a esfuerzos violentos de compresin repetidos, una vez calentado a temperaturas superiores a la de recristalizacin pero inferiores a las de fusin. A estas temperaturas no slo puede darse a los metales grandes deformaciones con pequeos esfuerzos, sino que la magnitud de la deformacin es prcticamente ilimitada, sin que se produzca nunca acritud. Tambin se puede realizar un forjado en fro cuando se producen pequeas piezas por martilleo (tornillos, varillas, arandelas, etc.) o cuando se quieren mejorar las propiedades mecnicas de los metales. En el forjado en fro las mquinas empleadas son prensas de mayor potencia que las empleadas en el forjado en caliente. La forja puede ser: Forja libre

Forja con estampa (estampacin) La forja libre no impone ninguna forma especfica a la herramienta. La forja con estampa requiere la construccin de una estampa que reproduce la forma y dimensiones de la pieza a forjar. El forjado, tambin, puede ser: Forjado a manoForjado a mquina

A) Martinete autocompresor: 1, pedal de control; 2, maza; 3, mbolo; 4, cilindro de trabajo; 5, vlvula distribuidora; 6, cilindro compresor; 7, biela-manivela

B) Martinete de compresor externo: 1, palanca de control; 2, distribuidor; 3, mbolo; 4, cilindro de trabajo; 5, maza.

EXTRUSIN.Es la operacin en la cual una masa de material dctil fluye a travs de un orificio por medio de un impacto o una fuerte compresin, ocasionada por un mbolo o punzn, para formar una pieza de seccin constante, hueca o no, y cuya longitud depende bsicamente de la aportacin de material efectuada.Por este procedimiento se obtienen perfiles o tubos de secciones perfectamente uniformes y excelente acabado.

La extrusin puede hacerse en caliente o en fro. EXTRUSIN EN FRO

Extrusin en fro. Mtodo inverso: 1, preforma; 2, punzn; 3, matriz; 4, pieza extruda; 5, extractor.La extrusin se realiza en fro, obligando a una porcin de material, colocada en el fondo de una matriz, a deformarse plsticamente, extendindose entre las paredes de sta y las del punzn que la comprime. Se requiere el empleo de materiales muy dctiles y grandes presiones de actuacin, que generalmente se dan por impacto.EXTRUSIN EN CALIENTE

Partes esenciales de una prensa de extrusin en caliente: 1, cilindro; 2, mbolo; 3, punzn; 4, contenedor; 5, matriz; 6, portamatriz; 7, bastidor; 8, perfil extrudo; 9 y 11, discos limpiadores; 10, material.El material metlico, a temperatura cercana a la de fusin, es comprimido fuertemente contra una matriz de forma, fluyendo a travs de ella, con lo cual adquiere la forma de la seccin recta del orificio de la matriz.

ESTIRADO Y TREFILADOESTIRADO

Esquema de un banco de estirar

Reduccin escalonada de la seccin en el estirado.

TREFILADO

Esquema de un banco de trefilar

Esquema de un banco de trefilarSon dos procedimientos de conformacin por deformacin plstica casi idnticos que consisten en hacer pasar el material de aportacin por una matriz o hilera de forma determinada. Es procedimiento se realiza en ambos casos en fro. La diferencia entre ambos procedimientos consiste en la finalidad perseguida: En el estirado se efecta la reduccin de la seccin para obtener formas y dimensiones determinadas. En el trefilado se desea reducir la seccin (normalmente circular) al mximo. Tanto el estirado como el trefilado requieren una serie de condiciones tecnolgicas que deben cumplirse: Escalonamiento adecuado de las reducciones de seccin. Construccin de la matriz o hilera, segn las exigencias del trabajo (dureza, pulido). Material de aportacin de buena calidad (sin defectos internos ni externos). Utilizacin del lubricante adecuado (para reducir rozamiento). Por estirado se fabrican barras calibradas de acero y metales no frreos de hasta 6 metros de longitud. Los perfiles calibrados hexagonales se emplean en la fabricacin de tornillos y tuercas por arranque de viruta. El trefilado tiene una enorme importancia industrial. Se trefilan, entre otros, el acero dulce (de bajo contenido de C) para la obtencin de todo tipo de alambres (ataduras, telas metlicas, etc.), los aceros semiduros y duros (puntas, clavos, agujas, muelles, etc.), los aceros aleados, el cobre, el aluminio, el bronce, etc.