taller de fundición y moldeo 2º año

Profesores: Pablo Pérez T.T; Nicolás García T.M Escuela: E.P.E.T Nº 8 “Capitán Don Juan de San Martin”

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Taller de fundición y moldeo 2º año

Historia de la fundición

El arte de la fundición es de origen muy antiguo, se remonta a unos cuatro mil años antes de Cristo (A.C), se distinguieron principalmente en ese arte los chinos, griegos y etruscos. Desde las primeras fusiones del cobre, se pasó sucesivamente a la del bronce y posteriormente a la de hierro o fundición propiamente dicha, cuyo origen práctico se remonta al año 1500. El arte de la fundición se ha transformado y ha tomado carácter industrial debido a los perfeccionamientos en los medios de investigación, en las instalaciones y en los equipos. El gran desarrollo de esta industria se debe principalmente a factores económicos, ya que las piezas obtenidas por cada colada resultan en general menos costosas que las forjadas, estampadas o soldadas, y ello cuanto más complicadas sean sus formas. Las piezas obtenidas por fusión son más homogéneas que las obtenidas por deformación plástica en caliente o en frío, pero en cambio poseen características mecánicas inferiores.

Tierra de moldeo

Se denomina tierra de moldeo a un material plástico y refractario, utilizado en la confección de moldes que recibirán el metal fundido. La tierra de moldeo es un conjunto heterogéneo compuesto por un elemento refractario (arena de silicosas) y un elemento aglutinante (resinas), doctrinas, bentonitas, y agua. Las arenas silicosas y refractarias son para darle cuerpo, incombustibilidad, y permeabilidad durante el contacto con el metal fundido, los aglutinantes le dan consistencia a la tierra, evitando que se desmoronen las distintas partes del molde, ya sea cuando se está confeccionando o cuando se vierte el metal en estado liquido, el agua se agrega en porcentajes que varían entre el 4 y el 7%, y se debe evitar que la tierra se quede impermeable porque las altas temperaturas del metal provocan la sopladura de la pieza. Para que la tierra de moldeo cumpla los objetivos antedichos debe tener las siguientes cualidades.

1. Durabilidad: debe mantener la humedad apropiada presentando el aspecto de una tierra semi-humeda, capaz de deslizarse antes de su compactación.

2. Refractariedad: para resistir a altas temperaturas del metal fundido. 3. Permeabilidad: en tal grado que permita la evacuación de los gases disueltos

en el metal y del aire contenido en el molde. 4. Cohesión: para resistir el empuje del metal fundido. 5. Plasticidad: suficiente para tomar y mantener la forma del modelo.

Tierras sintéticas Se obtienen partiendo de arenas cuarcíferas con aproximadamente el 6% de bentonita americana o cemento de fraguado lento, las bentonitas absorben gran cantidad de agua, aumentando su volumen y formando una masa gelatinosa de gran poder aglomerante. El moldeo con tierras sintéticas tiene las siguientes desventajas:

1. Poca cohesión en verde. 2. Periodo de secado excesivamente largo.


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Herramientas del fundidor

Las herramientas elementales para la practica del moldeo son: 1. Zaranda (para zarandear y preparar la tierra gruesa). 2. Tablero (para apoyar la caja). 3. Cajas (para confeccionar el molde). 4. Tamiz (para obtener tierra fina). 5. Pisón doble (para comenzar y terminar la caja). 6. Regla (para alizar la superficie de la caja). 7. Cucharines y lancetas (para retocar el molde, hacer canales, alisar, etc) 8. Aguja (para realizar salida de gases). 9. Polvo separador (para que no se adhiera el modelo a la tierra, ni la tierra de

ambas cajas entre si). 10. Tarugo de colada (para confeccionar el orificio por donde se introducirá el

metal fundido). 11. Fuelle (para eliminar las partículas de tierra que haya dentro del molde). 12. Pincel (para mojar el molde en las aristas). 13. Martillo y punto (para aflojar el modelo dentro del molde). 14. Modelo (de la pieza a fundir). 15. Cuchara (para transportar el material fundido del horno a la caja). 16. Horno (para fundir el material).

1. Zarandas Existen varios tipos de zarandas, mecánicas o manuales, la función principal es la de clasificar la tierra según el tamaño del grano que la compone. Para tal fin se usan mallas simples, dobles o tripes, que retienen las impurezas, clasifican y airean la tierra para poder confeccionar el molde.

ZARANDA MANUAL O CRIBA.

ZARANDA ROTATIVA.


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ZARANDA MECANICA. 2. Tableros

Se fabrican de madera y son de distintas medidas, acordes a la caja que se utilice. Deben ser de maderas resistentes y gruesas para soportar el peso de la caja y la tierra.

3. Cajas Sirven para retener la tierra del molde, existen varios tipos de cajas, las cuales constan de una bajera y una sobre, estas tienen pernos y orificios de guias, fijados a los bordes externos de la mismas, en parte interior pueden llevar bordes y pestañas para retener mejor la tierra. Según las necesidades se emplean cajas simples, multiples, reforzadas, con grillas de hierro y cajas desarmables.

4. Tamiz o cedazo Este tipo de herramienta es utilizado para obtener tierra fina, existen distintas mallas para obtener diferentes tipos de granos de tierra, a diferencia de la zaranda, esta herramienta es de mano, y pueden ser de malla fija o cambiable.


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5. Pisón El pisón tiene dos partes, una pequeña (llamada bate), y una de mayor tamaño (llamada pisón), la primera es para la fase inicial del compactado. La función del bate es comprimir la tierra dentro de la caja, y su diámetro no supera los 30mm, y la segunda llamada pisón es para la ultima capa de tierra de cada caja.

6. Regla Existen varios tipos de reglas, las más comunes son de perfil T de hierro y el largo varia de acuerdo a la caja a utilizar, y se usan después de la ultima capa de tierra compactada de cada caja.

7. Cucharines y lancetas

El moldeador utiliza distintos elementos para compactar la tierra dentro de la caja, y otros para retocar y hacer canales dentro de la misma, estos elementos son los cucharines y lancetas, que son de distintas formas, de acuerdo a la función especifica para la cual fueron diseñadas.


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8. Agujas Estas sirven para practicar orificios en las cajas, por donde saldrán los gases y vapores, que se generen cuando el metal fundido haga contacto con la tierra húmeda. Se fabrican de acero con mango de madera o metálico y su largo varia de acuerdo con la caja a confeccionar.

9. Polvo separador

El polvo separador (talco nicopodico) se utiliza para que no se adhiera la tierra de la caja sobre el modelo, como así también la tierra de ambas cajas (bajera y sobre) entre si. Se utiliza dentro de una bolsa de género común, la cual al agitarse, cubre con una capa fina el modelo y la caja.

10. Tarugo de colada Es una pieza de madera o metal de forma cónica, la cual se coloca en la caja sobre, para que luego quede formado el orificio por donde se introducirá el metal fundido, sus medidas varían de acuerdo a la pieza a fundir y el tamaño de la caja.

11. Fuelle El fuelle es una herramienta muy utilizada por el moldeador, y sirve para eliminar las partículas de polvo y tierra que quedan dentro del molde. Es fundamental limpiar muy bien las cajas antes de armarlas, ya que cualquier grano de arena suelto afecta la calidad de la pieza fundida, porque le quedan incrustaciones que son llamadas poros.

12. Pincel El pincel sirve para mojar las aristas del molde, evitando de esta forma que se desmoronen cuando se retira el modelo.


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13. Martillo y punto

Se utilizan para aflojar el modelo dentro del molde, se debe mover en todas las direcciones (axial, transversal y longitudinalmente). El modelo debe contar con lugares apropiados para estos movimientos sin afectar la calidad del molde.

14. Modelo

El modelo clásico se construye de madera, porque es más manejable y apto para asegurar superficies lisas que luego se verán reflejadas en la pieza ya fundida. Los modelos están construidos de modo que puedan extraerse fácilmente cuando han sido moldeados, por esta razón los modelos tienen una salida o descarga en todos los ángulos y bordes. Al fabricar un modelo se debe tener en cuenta la contracción del material a fundir, porque es necesario incrementar las medidas del modelo, para obtener una pieza con las medidas adecuadas para poder mecanizarla. Los modelos pueden ser enteros o partidos, en este ultimo caso deben llevar guias para el correcto ensamble de ambas partes


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15. Cuchara Las cucharas de colada son recipientes en los cuales se transporta el metal fundido desde el horno hasta la caja. Para pequeñas cantidades se utilizan cucharas de mano, que la lleva una sola persona, en otros casos se utilizan horquillas, para llevar la cuchara entre dos personas. En las grandes fundiciones, se transporta con cucharas de acción mecánica suspendidas y manejadas por puentes grúas.

16. Horno La fusión consiste en el cambio de estado de los metales y sus aleaciones llevándolo del solido al liquido, siendo necesario para esto, generar una determinada cantidad de calor, determinada para cada metal o aleación. Una vez que ha alcanzado la temperatura a punto de fusión es necesario aplicar mas calor para poder transportarlos en las cucharas hacia las cajas y que este no llegue frio. Existen varios tipos de hornos, los hay de combustión y eléctricos, de acuerdo al material a fundir. Los primeros pueden ser:

1. Basculantes. 2. Giratorios. 3. Cubilote.

Estos tipos de hornos son básicamente una estructura de hierro revestido con material refractario, para que la alta temperatura no llegue al exterior del horno y teniendo de esta forma mayor rendimiento, pueden tener crisol de hierro o mineral. El horno cubilote es el mas utilizado, ya que es de bajo mantenimiento y la construcción es similar a la anterior, y la forma de cargarlo es por la parte superior del mismo, alterando capas de hierro colado, coque y fundente, una vez que el horno alcanza la temperatura de trabajo del metal fundido se extrae por la parte inferior del mismo. Los segundos pueden ser:

1. Hornos eléctricos de arco. 2. Hornos de arco directo monofásico. 3. Hornos de arco trifásicos. 4. Hornos de arco indirecto monofásico. 5. Hornos eléctricos de resistencia. 6. Hornos de resistencia no metálica. 7. Hornos de resistencia metálica. 8. Hornos eléctricos de inducción. 9. Hornos de inducción de alta y baja frecuencia.


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Estos tipos de hornos tienen la ventaja de que no existe combustión, y ello lo favorece a la oxidación de metales. Su uso requiere de gran cantidad de energía eléctrica. FUNCIONAMIENTO DEL HORNO CUBILOTE Es también llamado horno de manga y durante su funcionamiento existe una corriente ascendente de aire a presión que favorece la combustión, que ingresa por las trompas de la cámara, ayudando a elevar la temperatura del metal en el interior. En parte inferior del crisol se encuentra el boquete de colada por el cual se vierte el metal en las cucharas, para luego ser transportado hasta las cajas.

A continuación les dejo el link de la realización de fundición en horno cubilote https://www.youtube.com/watch?v=2b7qqIKCkIE OPERACACION DE MOLDEO A continuación se detalla la secuencia de operaciones de moldeo a realizar para confeccionar un moldeo en tierra:


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1. Ubicar la caja bajera invertida y el modelo sobre el tablero.

2. Tapar el modelo con tierra fina y compactar con las manos.

3. Rellenar y compactar con tierra gruesa por capas hasta el borde de la caja.

4. Alisar con la regla y hacer las salidas de gases con la aguja.

5. Dar vuelta la caja bajera y colocar la segunda parte del modelo ( en caso de que sea partido).


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6. Colocar la caja sobre, el o los tarugos de colada y agregar polvo separador.

7. Rellenar y compactar la caja sobre, repitiendo los pasos de la caja bajera.

8. Extraer los tarugos de colada y hacer salidas de gasas.


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9. Abrir la caja.

10. Aflojar el modelo con martillo y punto.

11. Extraer el modelo.

12. Retocar las aristas y cortar los canales de colada en caso de ser necesario.


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13. Cerrar de la caja tapando el o los orificios de las coladas, hasta el momento de la colada.

A continuación les dejo los links donde pueden observar la práctica de moldeo y fundición. La operación esta divida en dos videos: Video 1: https://www.youtube.com/watch?v=Ib9r8uS1l5E Video 2: https://www.youtube.com/watch?v=0o9TeHZj5vk

MOLDEO EN COQUILLA La coquilla es un molde o matriz metálica, fácilmente desarmable (o sea que no se moldea con tierra), y que se emplea para fundir en serie y muy rápidamente piezas pequeñas y de tamaño medio. Este método es utilizado por lo general para piezas que no necesitan terminación mecánica. La fundición en coquilla se utiliza generalmente en piezas de aluminio y sus aleaciones. MOLDEO EN CERA PERDIDA Este método consiste en preparar los modelos negativos en yeso, los que luego son llenados con cera. Con estos modelos de cera, se hacen las cajas con tierra de moldeo, como de costumbre y luego sin retirar el modelo se vierte el metal liquido sobre la cera, esta se volatiliza, y el metal ocupa el lugar del modelo. Este método permite obtener piezas de formas muy complicadas, y es utilizado desde hace mucho tiempo para fundir estatuas y obras artísticas. MOLDEADO DE PIEZAS CON HUECOS Si la pieza a moldear tiene una parte hueca en su interior, estos se deben moldear con los llamados noyos. En estos casos los modelos deben tener unas apéndices llamadas portadas, que es el lugar donde se apoyan los noyos. El noyo es un conglomerado de arena especial, que luego de fundida la pieza se elimina, y de esta forma queda el orificio deseado.


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1 – Caja con el noyo apoyado en las portadas, para formar un orificio en la pieza. 2 – Caja que a sido llenada y se aprecia el orificio deseado en la pieza . CAJA DE NOYOS Para la fabricación de los noyos, se emplean llamadas cajas de noyos, formadas generalmente por dos piezas de madera o de metal, las que al llenarlas con tierra especifica, se obtienen los noyos, con las portadas correspondientes.

DISTINTOS SISTEMAS DE COLADAS La colada en el molde puede disponerse de diversos modos, según sea la forma de la pieza que se quiere obtener. Para moldes poco profundos se adoptan coladas directas o indirectas, para moldes profundos se hacen coladas sifón o lluvia, pero en todos los casos convienen sistemas que permitan la salida de aire y gases, para que estos no queden atrapados dentro de la pieza, formando así lo que se llama sopladura.


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SIDERURGIA El mineral de hierro es la materia prima fundamental en el proceso de siderurgia, se lo extrae de la naturaleza en forma impura, mezclado con azufre, fosforo, etc. El hierro esta dentro de la clasificación de los metales, en su estado puro es de color grisáceo, blando y de fácil maleabilidad. Se extrae de yacimientos a cielo abierto o subterráneos, solo existe en estado puro en algunas partes del mundo y ocupa el cuarto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Después del aluminio es el mas abundante de todos los metales. El hierro comercial contiene indudablemente pequeñas cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades físicas, pero estas pueden mejorarse considerablemente añadiendo mas carbono y otros elementos de aleación. ARRABIO El producto del alto horno es el arrabio, y en general tienen un alto contenido de carbono, también se lo llama hierro fundido o fundición de hierro, y se destina para fabricar el acero en la misma planta donde se obtiene el arrabio. En el arrabio podemos distinguir 3 tipos: 1 – GRIS: Se llama así por el aspecto de su fractura, causado porque el carbono se encuentra como grafito. Se logra con altos contenidos de silicio y poco magnesio, y con un enfriamiento lento.


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2 – BLANCO: Se llamas así por el aspecto que presenta la cementita en su estructura, producido por el bajo contenido de silicio y mucho magnesio, y con un enfriamiento brusco. 3 – ATRUCHADO: Se llama así porque tiene una composición intermedia, presentando zonas grises y blancos entremezclados. FUNDICION GRIS Es una fundición de segunda fusión, obtenida a partir del arrabio en los hornos cubilotes, debe contener entre un 2.5 y un 3.5% de carbono, esto hace que sea poco resistente al choque y su uso sea limitado. El carbono se presenta en forma de grafito, lo que le da un aspecto gris. FUNDICION MALEABLE Se obtiene descarburando la fundición, ya sea blanca o gris, por medio de tratamientos térmicos, de esta forma adquiere características especiales, lo que lo hace deformable en frio, y que se pueda trabajar con facilidad. ACEROS Para obtener un acero partiendo de un arrabio, debemos eliminar de la masa metálica el silicio, magnesio, fosforo y azufre. Y también debe eliminarse el carbono hasta lograr valores del 0.15%, suele llamarse hierro dulce, pero la denominación correcta es acero extra dulce, y a medida que va aumentando el porcentaje de carbono, lo llamaremos acero semidulce, semiduro, duro, extra duro. ACEROS AL CARBONO Estos aceros deben sus características al contenido de carbono que contienen (entre 1.2 a 1.6%) de la que resultan distintas escalas de durezas. Este acero es muy duro luego de ser templado. Pero no soporta grandes temperaturas porque pierde las propiedades del temple, estos aceros no se usan en herramientas de corte. ACEROS RAPIDOS Son aceros al carbono a los que se les a agregado tungsteno (entre 4 a 24%), la que hace variar las propiedades del acero , aumentando la resistencia a la rotura y la temperatura. También se le suele agregar otros elementos (cromo, cobalto, níquel, etc.) que le dan distintas características a los aceros según sea su uso.

METAL SIMBOLO PUNTO FUCION ºC peso ESPECIFICO

Aluminio Al 659 2,7 Estaña Sn 230 2,98 Hierro Fe 1500 7,5 Magnesio Mg 650 1,7 Níquel Ni 1600 9,9 Oro An 1060 19,7 Plata Ag 960 10,5 Plomo Pb 227 11,3 Zinc Zn 420 7 Cobre Cu 1100 8,9

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