fundición trabajo final
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FUNDICIÓN.
La conformación de piezas por fundición de metales consiste en obtener una pieza introduciendo metal
en estado líquido en un recipiente con la forma adecuada, llamado molde.
El recipiente puede ser de arena y en este caso el proceso de obtención del molde se llama moldeo
en arena; o el recipiente puede ser metálico y en este caso se llama coquilla.
Este procedimiento de conformación de piezas por fundición de metales se aplica para obtener,
principalmente, piezas de gran tamaño y formas complicadas, como por ejemplo:
Bancadas para máquinas herramientas.
Culatas para motores de explosión.
Hélices para buques.
Campanas, etc.
Teóricamente cualquier material puede emplearse para la conformación de piezas fundidas, pero
se procura emplear los que tienen las mejores condiciones de fusibilidad y colabilidad, siempre que
garanticen las características de resistencia y servicio.
Entre los metales más empleados en la fundición tenemos:
Aleaciones de hierro, para bancadas y órganos másicos de m-h
Acero, para palancas, ruedas
Aleaciones de cobre y cinc (latones), para grifería, valvulería.
Aleaciones de cobre y estaño (bronces), para hélices, cojinetes
Aleaciones de aluminio, para culatas de motores, pistones
Pieza de fundición de hierro: bancada Pieza de acero fundido: palanca
COLADO.
La colada o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material líquido en
un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el líquido. Cuando el
material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el
objeto sólido conformado.
Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la
cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación
de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye
después de sacar el objeto o moldes fijos (indestructibles).
SISTEMAS DE COLADA.
Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal líquido a la cavidad
del molde.Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema
donde se destaca:
COLADA O BEBEDERO: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal.
POZO DE COLADA: sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizando para ayudar a
controlar el flujo de metal que entra en la canal.
CANAL: sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante
entradas a la cavidad del molde.
PORTADAS O ENTRADAS: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la
pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde.
CAVIDAD DE COLADA: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de
manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así
mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello
usualmente emplean filtros.
FILTROS: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de
colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio.
OBJETIVOS DEL SISTEMA DE COLADA.
Los elementos del sistema de colada antes mencionados permiten ejercer las siguientes funciones:
Llevar el metal liquido al molde de forma de llenar la cavidad.
Regular la velocidad de entrada del metal a la cavidad del molde.
Conducir los gases al exterior.
Introducir el metal liquido en el molde con la mínima turbulencia (erosión y absorción)
Establecer los mejores gradientes de temperatura.
TIPOS DE SISTEMAS DE COLADA.
DIRECTO: Este sistema se emplea para las piezas muy pequeñas, su principal ventaja es la economía
y la sencillez para su realización. En él se eliminan ciertos elementos básicos de los ya citados.
POR LA LINEA DE PARTICIÓN: Permite colocar el sistema de colada en las placas-moldeo y se
puede provocar la solidificación direccional, colocando un cargador (alimentador de la pieza) entre el
canal y la pieza. Su principal desventaja consiste en un sistema menos económico.
POR EL FONDO: En los cuales encontramos dos tipos el primero es en la línea de partición y el
segundo por debajo de la línea de partición. Este sistema presenta desventajas por ser difícil de
moldear y el metal de menor temperatura queda en la parte superior y no existe la mezcla requerida.
Por lo general el sistema por debajo de la línea de partición se utiliza para poleas de masa muy grande.
El aspecto superficial de las piezas conformadas por fundición de metales es, generalmente, basto.
La calidad dimensional y superficial que genera este procedimiento se puede decir que es escasa, motivo por el que una pieza fundida necesita normalmente un posterior mecanizado en sus partes funcionales para tener unos valores aceptables de precisión y buen funcionamiento.
Existen diversas posibilidades para una posible clasificación de los sistemas de fundición que dependen del criterio empleado. Considerando la naturaleza del molde se puede establecer la siguiente división:
MOLDEADO EN ARENA
Manual
Mecánico
MOLDEADOS ESPECIALES
Moldeado en cáscara
Moldeado a la cera perdida
MOLDEADO EN MOLDES METÁLICOS
Por gravedad
Moldeado centrífugo
Por presión
MOLDEADO EN ARENA.
La construcción del molde requiere la preparación previa de una reproducción casi idéntica a la pieza que se desea fabricar llamada modelo.
Pieza de latón: grifo Pieza de bronce: hélice Pieza de aleación ligera: pistón
Pieza fundida tal como sale del molde
Cuando la pieza no es maciza hay que colocar en el interior del molde un macho o noyo con la
forma del hueco a reproducir.
Moldeado en arena. Proceso seguido
Cajas de moldeado
Proceso seguido para el moldeado de una tapa
Moldeado con macho: A, pieza a fundir; B, molde en dos mitades; C, caja para fabricar el macho; D, macho; E y F, montaje del
modelo en las cajas; G, quitar el modelo, colocar el macho y fundir; H, pieza terminada.
La diferencia entre el moldeado manual y el mecánico reside simplemente en que la compactación de la arena de moldeo se realice por medios puramente manuales o con la ayuda de maquinaria.
MOLDEADO EN CÁSCARA
En esencia, el procedimiento consiste en la obtención de un molde o coquilla de arena y resina a partir del modelo de la pieza donde se efectuará la colada.
Para la formación del molde o coquilla se aprovecha la propiedad que tienen ciertas resinas fenólicas de endurecerse bajo la acción del calor. Estas resinas actúan como aglomerantes de la arena de sílice.
El modelo de la pieza se construye ordinariamente en dos mitades y se fija cada una de ellas a una placa metálica, con los canales de colada, mazarotas y marcas de macho, si hacen falta.
La placa modelo se calienta a unos 200º y se le aplica una capa antiadherente a base de parafina o silicona. A continuación entra en contacto con la mezcla de moldeado (arena), formando en pocos segundos un caparazón sólido o cáscara de 5 a 7 mm de espesor.
La placa, con la cáscara adherida, es sometida finalmente a un calentamiento a 350º en un horno apropiado durante unos 3 a 5 minutos. Terminada esta cocción, se separa la cáscara del modelo
y se unen los semimoldes obtenidos con cola, tornillos u otros medios.
El molde así formado se introduce en una caja de moldear, rellenando el espacio circundante con tierra vieja y se procede a colar el metal.
Las ventajas principales que se obtienen con este procedimiento son la precisión geométrica y dimensional.
MOLDEADO A LA CERA PERDIDA (MICROFUSIÓN)
Es uno de los procedimientos más antiguos de fundición y que, debidamente perfeccionado, sirve para obtener gran variedad de piezas de elevada precisión, pequeño tamaño y forma muy complicada, imposibles de obtener por otros sistemas de moldear.
El proceso a seguir es, a grandes rasgos, el siguiente:
1. Se construye un modelo de la pieza en latón o bronce con el máximo esmero y contando con las contracciones y dilataciones que se han de producir.
2. Empleando el modelo construido se funde un molde con aleación de bajo punto de fusión o de acero.
3. En una prensa de inyección especial se obtienen modelos de cera o poliestireno con ayuda del molde metálico preparado anteriormente.
4. Los modelos son montados en conjuntos de colada llamados racimos, a menos que, por su tamaño, justifique un tratamiento individualizado.
5. Los racimos de modelos se introducen en un baño cerámico, seguido de un arenado cuidadoso
6. Se introducen los racimos, ya revestidos, en unas cajas de acero que se rellenan de arena.
7. En una estufa a 100º C se funde la cera o se consume el poliestireno (modelos perdidos) y seguidamente se cuecen los moldes en unos hornos a unos 1000º C con lo que la cáscara cerámica adquiere la solidez y resistencia necesarias.
8. Se cuela el metal en el molde bajo ligera presión.
9. Una vez solidificado, se rompen los moldes y las piezas pasan a las secciones limpieza y desbarbado.
Moldeado en cáscara
MOLDEADO A COQUILLA
Los moldes metálicos sustituyen con ventaja a los de arena en el moldeado por gravedad cuando hay que fabricar grandes series de piezas.
El moldeado a coquilla consiste en sustituir los ma por gravedad, por moldes metálicos.
Las coquillas se componen de dos partes principales:
• El cuerpo del molde (4) que da forma exterior a la pieza y en todos los casos es siempre metálico.
Moldeo a la cera perdida
MOLDEADO CENTRÍFUGO
La fabricación de tubos o piezas huecas se puede realizar al vaciar el líquido en un molde que gira a gran velocidad. Gracias a la fuerza centrífuga, el metal se pega en los laterales, enfriándose y toma la forma de este molde. Con este método se pueden crear varias piezas de tubos con capas de distintos materiales
MOLDEADO A PRESIÓN
La fundición a presión se diferencia de los procedimientos ordinarios en que la colada no se realiza por gravedad, sino que se inyecta a presión en el molde (7) y (8) el metal previamente fundido (2).
Este procedimiento permite fundir piezas (12) de forma complicada con aristas pronunciadas y espesores mínimos.
los moldes metálicos utilizados para la fundición a presión reciben el nombre de matrices
La superficie de las piezas resultan limpias y sin defectos.
Como el material, debido a la presión, resulta más compacto, sus propiedades mecánicas mejoran respecto a los metales colados por gravedad.
Proceso de fundición a presión de una pieza: 1, depósito; 2,material líquido; 3, émbolo; 4, cilindro; 5, resorte; 6, bebedero; 7, placa; 8, contraplaca; 9, expulsor; 10, resorte expulsor; 11, varillas de expulsión; 12, pieza fundida