Moldeo y fusión de metales

2. Moldeo y fusión de metales.

La fundición de metales es el proceso de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea reproducir; cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos” como el aluminio. Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas (moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen con el uso de las herramientas de corte

Por medio del movimiento de corte se consigue el arranque de viruta bien sea por giro o traslación de la pieza a mecanizar. El arranque de viruta se consigue mediante un movimiento rectilíneo de corte; en el torneado, taladrado, fresado y rectificado, se consigue un movimiento de corte circular.

Las herramientas de corte se fabrican en diversos grados que van desde el tenaz y menos duro para maquinar acero hasta el muy duro y algo frágil para maquinar hierro colado y materiales abrasivos.

• CLASIFICACION DE PIEZAS

Han sido desarrollados varios sistemas de clasificación de piezas, pero ninguno de ellos ha sido aceptado de forma general, puesto que deben adaptarse a las necesidades. Se distinguen:

• Sistemas basados en atributos de diseño

Este sistema se basa en las formas, dimensiones, tolerancias, tipo de material, acabado superficial y función de la pieza.

• Sistemas basados en atributos de fabricación

Este sistema comprende los procesos, operaciones, tiempo de fabricación, lotes, producción anual, máquinas y útiles necesarios.

• Sistemas mixtos

Sistemas basados en atributos de diseño y fabricación de la pieza.

• SELECCION Y ALEACION DE METALES PARA FUNDICION

Selección

Los procesos de selección de materiales requieren un entendimiento de las relaciones existentes entre distintos tipos de variables tales como las

propiedades del material, características de procesado, consideraciones de diseño, función que debe cumplir la pieza y la forma de la pieza.

Las propiedades más importantes (general, mecánicas, térmicas, desgaste); a tener en cuenta en los procesos de selección son los siguientes: coste (E/kg), densidad (kg/m3), módulo de elasticidad (Gpa), límite elástico (Mpa), tenacidad a la fractura (Mpa), límite de fatiga (Mpa), conductividad térmica (W/mK), calor específico (J/kg K), punto de fusión (K), temperatura de transición vítrea (K), coeficiente de dilatación térmica ( K -1 ), velocidad de corrosión (mm/año). La conductividad térmica o eléctrica son características del procesado de materiales.

Consideraciones del diseño

• Deben evitarse las esquinas agudas, los ángulos y los biseles, pues, éstas actúan como elevadores de esfuerzos y pueden causar el agrietamiento y grietas del metal (y de las matrices) durante la solidificación.

• Deben evitarse las áreas planas grandes (superficies simples), ya que se pueden torcer durante el enfriamiento debido a gradientes de temperatura o formarse un mal acabado superficial.

• A fin de evitar el agrietamiento de la pieza fundida, deberán existir tolerancias de construcción durante la solidificación.

• Líneas de partición, la línea de partición es aquella línea o plano que separa las mitades superior e inferior de los moldes; la línea de partición debe estar en las líneas o bordes de las fundiciones.

• Ángulo de salida, éste ángulo pequeño en los modelos para moldes de arena para permitir la extracción del modelo sin dañar el molde.

• Tolerancias dimensionales, deben ser tan amplios como sea posible, dentro de los límites de un buen desempeño de la pieza, de lo

contrario aumenta el costo de la fundición.

• Holgura de maquinado, las holguras de maquinado que se incluyen en las dimensiones del modelo, dependen del tipo de fundición y aumentan con el tamaño y el espesor de la sección de fundiciones.

• Esfuerzos residuales, las diferentes velocidades de enfriamiento dentro del cuerpo de una fundición generan los denominados esfuerzos residuales, para ello es necesario el alivio de esfuerzos a fin de evitar distorsiones en aplicaciones críticas.

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen al usar el torno (torneado); para alisar o perfilar una pieza o cuerpo se utiliza la fresa (fresado); para agujeros cilíndricos en las piezas, se utiliza taladradora o taladro.

Para hacer roscas en agujeros o piezas cilíndricas, se utilizan taladradoras, roscadoras con machos y roscadoras por laminación; para agujeros de pequeños y grandes diámetros, se utiliza la mandrinadora; para el tallado de dientes en piezas cilíndricas o cónicas se utiliza la dentadora.

Para obtener superficies planas o perfiladas rectilíneamente, se utiliza la limadora; para obtener superficies planas o acanaladuras rectílineas se usa la mortajadora.

En cuanto a la función de la pieza, existen determinadas piezas que incluyen engarces o zonas destinadas a encajar con otras partes diferentes para formar una pieza más compleja. Otras piezas, se fabrican por la necesidad de que las mismas se integran a un diseño complejo.

Aleaciones de metales para Fundición

Algunos metales y aleaciones se producen directamente por medio de la

metalurgia de polvos o por técnicas electrolíticas. Los demás metales y aleaciones, primero deben pasar por la etapa de fusión y vaciado; por lo que es muy común distinguir entre dos amplias clases:

1.- Las aleaciones forjadas poseen suficiente ductilidad para permitir la deformación plástica en caliente y/o en frío representan el mayor porcentaje (85%) de las aleaciones producidas y se funden en formas sencillas adecuadas para el trabajo posterior como lo es la fundición de lingotes.

2.- Las aleaciones fundidas, tales como las eutécticas, se eligen por su buena fundibilidad o son materiales con una estructura que no puede tolerar ninguna deformación. Estas se funden directamente en la forma final (fundición de formas).

• Materiales Ferrosos

En este grupo de materiales se pueden derivar

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