PROCESOS DE FABRICACION POR FUNDICION

PROCESO DE FRABRICACION POR FUNDICION

ANDRES FELIPE MELGAREJO

DANIEL PINEDA MORENO

LIZETH GABRIELA RUIZ IBAÑEZ

CARLOS RODRIGO SANCHEZ ARIAS

TRABAJO COMO REQUISITO DE EXPOSICION

PROFESOR

GONZALO HASTAMORI RUBIANO

ESCUELA TECNOLOGICA INSTITUTO TECNICO CENTRAL

FACULTA DE PROCESOS INDUSTRIALES

ASIGNATURA PROCESOS INDUSTRIALES

25 AGOSTO DEL 2010

CONTENIDO

PRESENTACION

FUNDICION

Para comenzar debemos conocer el concepto de fundición, se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas este proceso consiste en que un metal o

plástico fundido (estado semilíquido) fluya por gravedad u otra fuerza dentro de un molde donde se solidifica, el principio de la fundición es simple

Existen muchos procesos de fundición ubicando esta como unos de los procesos más versátiles en manufactura, la fundición de metales se dio comienzos cerca de

4000 años a c, para muchos arqueólogos este proceso se dio origen en Mesopotamia, gracias a la búsqueda de mejorar el trabajo de forjar metales por

martilleo, como el oro, cobre este se demoro en ser conocido, probablemente por accidentes en esta acción, pero en el momento de conocerse el método, se

extendió por todo el mundo antiguo, fue sin duda uno de los descubrimientos más importantes para la historia de humanidad

Además estos se clasifica en diferentes procesos de fundición de acuerdo a sus moldes; moldes desechables y moldes permanentes

Moldes desechables; fabricados de arena, yeso, cerámica y materiales similares estos materiales son por lo general mezclados con varios

aglutinantes o agentes de unión estos materiales son refractarios, es decir .son capaces de resistir la elevadas temperaturas de los metales

fundidos. una vez solidificada la pieza colada ,en estos procesos el molde es roto para retirar la fundición

Moldes permanentes; hechos de materiales que resisten las altas temperaturas. como lo explica su nombre, se utiliza de maneras repetidas

con facilidad y utilizar el molde en la siguiente colada. Dado que los moldes de metal son mejores conductores que los moldes desechables no

metálicos , la fundición al solidificarse queda sometida a una velocidad de enfriamiento más elevada lo que a su vez afecta la micro estructura y el

tamaño del grano en la fundición Moldes compuestos; son aquellos fabricados con dos o más materiales

distintos, como arena, grafito y metal .combinando las ventajas de cada material. Se utilizan en varios procesos de fundición para mejorar la

resistencia del molde, controlar la velocidad de enfriamiento y optimizar la economía general del proceso

FUNDICION MOLDES DESECHABLES

Fundición en arena

El proceso tradicional es la fundición en arenaPor ser esta un material refractario y muy abundante en la naturaleza.Mezclada con arcilla, adquiere cohesión y maldeabilidad sin perder la

permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se Vierte el metal fundido

Tipos de fundición a la arena

MOLDES DE ARENA VERDE método más común Consiste en la formación del molde con arena húmeda y es apropiado para colar piezas de tamaño pequeño.

MOLDE DE ARENA SECA son hechos enteramente de arena común mezclada con un aditivo que puede ser ;Aceite de linaza, agua de melaza o

almidón gelatinizado, Debe ser cocida a temperatura entre 200 y 300 grados centígrados para obtener rigidez que Permite moldear piezas de

gran tamaño, geometrías muy complejas y tiene mejor acabado superficial

Clasificación del moldeo

MOLDEO EN BANCO: es para trabajos pequeños y se hace en un banco de una altura conveniente para el moldeador.

MOLDEO EN PISO: para piezas grandes que es difícil su manejo. Aplica a piezas medianas y de gran tamaño.

MOLDEO EN FOSA: es para piezas extremadamente grandes, la fosa actúa como la base de la caja.

Las paredes son de ladrillo y el fondo tiene una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación por donde son eliminados los gases.

MOLDEO EN MAQUINA: una maquina efectúa todos los pasos que hace el moldeador, haciendo más eficiente el proceso.

Características exigidas a las arenas para su empleo en fundición

1. Refractariedad. Resistir la acción de las temperaturas altas. Depende de la pureza en su composición química

2. Resistencia, durabilidad o vitalidad. Debe conservar la reproducción del modelo y soportar los choques térmicos sin fragmentarse, lo cual depende

de la estructura de los granos. 3. Permeabilidad. Permite la rápida evacuación del aire y los gases que se

generan durante la colada. La distribución granulométrica debe ser la adecuada.

4. Plasticidad: Capacidad de reproducir el modelo. 5. Disgregabilidad: Capacidad de disgregarse fácilmente la arena después de

la colada para permitir la extracción de la pieza.6. TAMAÑO Y FORMA: debe tener un tamaño el grano dependiendo de la

superficie que se trate, y debe ser irregulares hasta el grado que mantengan suficiente resistencia a la cohesión.

ARENAS DE MOLDEO

1. Sílice 80-90%: Dan refractariedad y permeabilidad (granos grandes) La

arena sílice pura no es conveniente por sí misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 16% de arcilla

2. Arcilla (aglomerante) 4-9%: Partículas finas de la arena, p.e; silicato de alúmina hidratado

3. Agua y impurezas 2-6%: minerales complejos, p.e; CaO, MgO, FeO, Na2O

4. La arcilla con el agua forman una masa pastosa que rodea los granos de sílice y hace que entre ellos se genere una fuerza de cohesión. Los tres

tipos de arcilla comúnmente usados son; la Caolinita, Ilita y Bentonita. Esta última, usadas con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas

ARENA: >80% En las mezclas de moldeoDefinición A.F.S.: Es un material compuesto de granos de materia minera,

distribuidos desde 2 hasta 0.05 mm de diámetro aprox.Las arenas de fundición están compuestas principalmente por Si02 (sílice)

asociado con pequeñas cantidades de micas, feldespatos y otros minerales.Clasificación: Sílice (Si02), Zircón (ZrSi04), Cromita (FeCr2O4), Olivino

((Mg,Fe)2Si04), estaurolita (FeAl5SiO12OH) y silicatos de aluminio.

Según el contenido de arcilla

Mezcla Magra: 4-8% de arcilla, también llamadas arenas verdes. Se utilizan en su estado natural de humedad y arcilla. Contiene la cantidad adecuada de arcilla para ser utilizada en la elaboración de moldes

- Semiarcillosas o semigrasas, 8-10%Grasas: También llamadas arenas secas. Poseen más del 18% de arcilla. Estos moldes que después de confeccionados se llevan a un proceso de secado. Se utiliza mucho en piezas grandes. Se logra mayor exactitud dimensional, mayor resistencia y cohesión de la arena y mayor permeabilidad.

Según su origen

- Naturales: Arena que se utiliza tal como se encuentra en el yacimiento.- Sintéticas: Se preparan artificialmente mezclando sílice pura con agua y con

aglutinante y/o aglomerante adecuado.

AGLUTINANTES; Son productos capaces de conferir cohesión y plasticidad a una mezcla en determinadas proporciones con agua y arena. Una característica de los

aglutinantes es la adhesión ya que forman películas alrededor de la arena y adhieren a ella, cuando son mezclados con una cantidad definida de arena. Deben

de proporcionar: Cohesión, plasticidad, durabilidad, control de defectos de expansión de la sílice, fluidez a las mezclas y capacidad de posibilitar el desmolde. CLASIFICACIÓN:

De acuerdo al tipo de producto que emplean. Los que emplean productos inorgánicos. Cementos, silicatos, sulfitos, etc. Los que emplean productos orgánicos. Aceites, resinas sintéticas,

oleorresinas y silicatos orgánicos. De acuerdo al mecanismo de endurecimiento. Endurecimiento con aporte de calor Endurecimientos sin aporte de calor. Por la inyección de un gas. p.e. a.

Silicato sádico + C02 b. Resinas + S0CO2 + Silicato de Na → Na2CO3+Si02

También por endurecimiento en la caja. p.e. Cemento portland más agua, silicatos inorgánicos, resinas sintéticas de auto endurecimiento rápido

Los aditivos se adicionan en pequeñas proporciones y son utilizados para que aparezcan defectos en las piezas fundidas, mejoran su calidad y facilitan el desprendimiento y limpieza.

CLASIFICACIÓN: 1. Los que permiten controlar la expansión de la sílice. - Harina de madera- Materiales celulósicos- Cenizas volcánicas- Cereales

2. Los que mejoran la calidad de las piezas. Impiden que el metal líquido penetre en la arena y evitan la reacción metal-molde. Generalmente son: polvo de hulla, brea, grafito.3. Los que facilitan el desmolde: harina de madera, materiales celulosos, polvo de carbón y cereales.4. Los que estabilizan la humedad en las mezclas: cereales, lejías de bisulfito, metales y azucares.Otros: Oxido de hierro (fabricación de machos evita grietas), cereales (permeabilidad, resistencia, mejora la calidad de las piezas), harina de sílice (en piezas sometidas a fuertes condiciones.

PROCESO DE FUNDICION POR COLADO

El proceso de fundición se realiza reciclando chatarra de acero con bajo contenido de impurezas. Esta etapa se realiza a temperaturas por encima de los 1500ºC en

hornos de inducción eléctrica sin generación de gases por combustión.En la etapa más importante del proceso se desarrollan técnicas metalúrgicas para minimizar la cantidad de azufre y fósforo disueltos en el metal fundido. La capa de

escoria contiene todos aquellos elementos nocivos para el material que se prepara, esta es cuidadosamente retirada para comenzar la colada.

La composición química del baño se ajusta mediante ferroaleaciones y metales de alta pureza,

EXPLICACION DEL PROCESO

consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un repartidor o artesa, desde el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el cual está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde frío se solidifica una piel externa 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 se corta y manipula. Por este medio se pueden fabricar desbastes, varillas y barras de diferentes secciones y láminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricación de varios tipos de materiales de uso comercial.

El proceso consiste en verter la cuchara del horno con un chorro en una "artesa" (es una especie de distribuidor del caldo) y de la artesa se vierte en un molde de fondo desplazable y cuya sección transversal tiene la forma de palanquilla o semiproducto que se quiera fabricar.

Se denomina continua porque el producto sale sin interrupción de la máquina,

hasta que la cuchara o cucharas de alimentación se hayan agotado.

El chorro, tanto al pasar de la cuchara a la artesa como al pasar de ésta al molde, es protegido de la atmósfera con buzas sumergidas o tubos protectores los cuales evitan la reoxidaciondel acero, para que el mismo no cambie su composición quimica

FUNDICION MOLDES PERMANENTES

El proceso de fundición de molde permanente también conocido como fundición molde duro en este proceso se fabrican dos mitades de un molde de material

como el hierro colado, acero ,bronce, el grafito o aleaciones de metal refractario estas dos secciones están diseñadas para abrir o cerrar con precisión y facilidad,

los materiales que se funden normalmente en estos moldes son; aluminio, magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido requiere una alta temperatura de

vaciado 1250°C a 1500°C (2300°F a2700°F) lo cual hace que los moldes se gasten por las elevadas temperaturas lo cual hace inapropiado el uso de moldes

permanentes para la fundición del acero sin embargo se puede emplear moldes de material refractario.

En este proceso es posible que empleemos corazones para formar la superficie interior del producto de fundición los corazones pueden ser metálicos, pero su forma debe permitir la remoción de la fundición, o deben ser mecánicamente

desmontables para permitir esta operación si la remoción del corazón metálico es

difícil o imposible se puede usar corazones de arena en este caso el proceso es llamado fundición en molde semipermanente

Existen varios métodos básicos de fundición permanente entre ellos encontramos;

Fundición hueca; en este proceso de fundición se forma un hueco al invertir el molde, después de que el metal se ha solidificado parcialmente en la superficie del

molde, drenando así el metal liquido del centro. La solidificación empieza en las paredes relativamente frías del molde y progresa por el tiempo hacia la parte

media de la fundición.la fundición hueca se utiliza para estatuas, pedestales de lámparas y juguetes a partir de metales a bajo punto de fundición como plomo zinc

y estaño.Fundición a baja presión; en los procesos anteriormente mencionados el flujo

del metal en la cavidad es causado por la gravedad en este caso el metal liquido se introduce dentro de la cavidad a una presión aproximada de 15lb/pulg2

aplicada desde la parte inferior de manera que el metal fluya hacia arriba la ventaja de este proceso es que se introduce el molde de metal limpio desde el

centro del crisol en lugar de un metal que ha sido expuesto al aire.Fundición con molde permanente al vacio; es una variante de la fundición baja

presión en la cual se usa vacio para introducir el metal fundido en la cavidad del molde la configuración general del proceso es similar a la fundición a baja presión la diferencia es que se usa la presión reducida del vacío en molde para atraer el

metal liquido al a cavida en lugar de forzarlo por una presión positiva de aire desde abajo los beneficios de la técnica al vacio, con relación con la fundición a baja

presión, son las que se reduce la porosidad de aire t los afectos relacionado para obtener una mayor resistencia en el producto

FUNDICION EN DADOS; Este proceso llamado también como proceso de fundición por inyección en matriz este se desarrollo en los principios de 1900, en

el cual se inyecta el metal fundido en la cavidad a alta presión las presiones típicas so de 1000 a 50000 lb/pulg2 la presión se mantiene durante la

solidificación; posteriormente el molde se abre para remover la pieza. Los moldes en la operación de fundición se llaman dados de aquí el nombre de fundición en

dados Las ventajas de fundición de dados incluyen;

- Altas velocidades de producción- Son económicas para volúmenes grandes de producción - Buen acabado de las superficies - Son posibles secciones delgadas hasta cerca de 0,020 pulg - Enfriamiento rápido

Fundición centrifuga; se refiere a varios método de fundición caracterizado por utilizar un molde que utiliza un molde que gira a altas velocidades para que la fuerza centrifuga distribuya el metal fundido en las regiones exteriores de la cavidad del dado

Fundición centrifuga real; en esta el material fundido se vacía en un molde que está girando para producir una parte tubular por ejemplo tubos caños manguitos y anillos el metal fundido se vacía en el extremo de un molde rotatorio horizontal. la rotación del molde empieza en algunos casos después del vaciado .la alta velocidad genera fuerzas centrifugas que impulsan al metal a formar la forma a de la cavidad del molde

Fundición semicentrifuga; en este proceso se utiliza una fuerza centrifuga para producir fundiciones solidas en lugar de partes tubulares ,la velocidad de la rotación se ajusta generalmente para un factor-g alrededor de 15, y los moldes se diseñan con mazarotas que alimenten el metal desde el centro 2 , la densidad del metal en la fundición es más grande que en la sección externa que en el centro de de rotación .el proceso se usa frecuentemente para producir fundiciones en las que se elimina el centro mediante maquinado ,excluyendo hace la porción de más baja calidad . los volantes y las poleas son ejemplos de fundiciones que pueden hacerse por este proceso, se utiliza frecuente mente molde consumibles o desechables en la fundición semicentrifuga

Fundición centrifuga ; el molde se diseña concavidades parciales localizadas lejos del eje de rotación, de manera que la fuerza centrifuga distribuya la colada del metal entre estas cavidades ,el proceso se usa para partes pequeñas , la simetría radial de la parte no es un requerimiento como en los otros dos métodos de fundición centrifuga