Fundición en arena.

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FUNDICIÓN EN ARENA

INTRODUCCIÓN

Los procesos de fundición de metales se dividen en dos categorías de acuerdo al tipo de molde que se utilice, básicamente existen dos: 1) moldes desechables y 2) moldes permanentes. Como su propio nombre lo dice, en las operaciones con moldes desechables, estos se destruyen para remover la parte fundida, por lo tanto las velocidades de producción con este método son limitadas a causa del tiempo que se requiere para realizar nuevos moldes. Sin embargo, para ciertas partes se pueden producir moldes y fundiciones a velocidades de 400 partes por hora o mayores.

La fundición en arena es uno de los procesos más utilizados, la producción por medio de este método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Una de las mayores ventajas de utilizar este método es que casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena, pues es uno de los pocos procesos que puede usar para metales de alta temperatura de fusión como acero, níquel y el titanio, además su versatilidad permite fundir partes muy pequeñas o de grandes dimensiones.

La fundición en arena consiste en vaciar un metal fundido en un molde de arena, dejarlo solidificar y luego romper el molde para remover la fundición, posteriormente pasa por un proceso de limpieza e inspección y de ser requerido por un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades metalúrgicas.

Se da forma a la cavidad del molde de arena, recubriendo con arena un modelo patrón (un duplicado aproximado de la parte que se va a fundir), después se tiene que remover el modelo para separar el molde en dos mitades, el molde contiene el sistema de vaciado y de mazarota, pero si la fundición tiene superficies internas (por ejemplo partes huecas o agujeros) debe incluirse también un corazón. Como el molde se sacrifica para remover la fundición, se tiene que hacer un nuevo molde de arena por cada parte a producir; entonces se puede observar que la fundición en arena no solamente incluye operaciones de fundición, sino también la fabricación de modelos y manufactura de moldes.

MODELOS Y CORAZONES

La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño natural de la parte, ligeramente agrandado tomando en consideración la contracción y las tolerancias para el maquinado.

 Los materiales para realizar los moldes:

• La madera: Es un material común para modelos, por la facilidad de trabajarla y darle formas. Sus desventajas son la tendencia a la torsión y el desgaste por la abrasión de la arena que se compacta a su alrededor
• Metales: Son más costosos pero duran más
• Plásticos: Representan un término medio entre la madera y los metales

La selección del material apropiado para patrones o modelos depende en gran parte de la cantidad total de fundiciones a producir.

Hay varios tipos de modelos, como se ilustra en la figura 1.1

• El más simple está hecho de una pieza, llamado modelo sólido, que tiene la misma forma de la fundición y los ajustes en tamaño por contracción y maquinado. Su manufactura es fácil, pero la complicación surge cuando se utiliza para hacer el molde de arena. Determinar la localización del plano de separación entre las dos mitades del molde e incorporar el sistema de vaciado y el vertedero de colada para un modelo sólido, puede ser un problema que se dejará al juicio y habilidad del operario del taller de fundición. Por tanto, los modelos sólidos se usan solamente en producciones de muy baja cantidad.

• Los modelos divididos constan de dos piezas que separan la pieza a lo largo de un plano, éste coincide con el plano de separación del molde. Los modelos divididos son apropiados para partes de forma compleja y cantidades moderadas de producción. El plano de separación del molde queda predeterminado por las dos mitades del molde, más que por el juicio del operador.[pic 10]

• Para altos volúmenes de producción se emplean los modelos con placa de acoplamiento o los modelos de doble placa (superior e inferior). En un modelo con placa de acoplamiento, las dos piezas del modelo dividido se adhieren a los lados opuestos de una placa de madera o metal. Los agujeros de la placa permiten una alineación precisa entre la parte superior y el fondo (cope y drag) del molde. Los modelos con doble placa de acoplamiento son similares a los patrones con una placa, excepto que las mitades del patrón dividido se pegan a placas separadas, de manera que las secciones de la parte superior e inferior del molde se puedan fabricar independientemente, en lugar de usar la misma herramienta para ambas.[pic 11]

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FIGURA 1.1 TIPOS DE PATRONES UTILIZADOS EN LA FUNDICIÓN EN ARENA

(a) Modelo sólido.

(b) Modelo dividido

(c) Modelo con placa de acoplamiento

(d) Modelo de doble placa superior e inferior

Los patrones definen la forma externa de la fundición. Si posee superficies internas, se necesita un corazón para definirlas. Un corazón es un modelo del tamaño natural de las superficies interiores de la parte. El corazón se inserta en la cavidad del molde antes del vaciado para que una vez que entre el metal fundido este tome las formas internas requeridas. El corazón se hace generalmente de arena compactada, el tamaño del corazón real debe incluir las tolerancias para contracción y maquinado, lo mismo que el patrón. En algunas ocasiones el corazón puede requerir soportes que lo mantengan en la posición deseada durante el vaciado. Estos soportes llamados sujetadores, se elaboran de un metal cuya temperatura de fusión sea mayor que la de la pieza a fundir, por ejemplo para fundiciones de hierro colado se usan sujetadores de acero. Los sujetadores quedan atrapados en la fundición durante el vaciado y la solidificación.

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