Procesos De Fundición De Metales

11 PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES.

Los procesos de fundición se dividen en dos categorías, con base en el tipo de molde:

Moldes desechables: En este debe sacrificarse el molde con objeto de retirar la pieza fundida.

Moldes permanentes: Se fabrica el molde con un material duradero y se emplea muchas veces para elaborar fundidos numerosos.

11.1 FUNDICIÓN EN ARENA.

También conocida como Fundición en Molde de Arena, cosiste en verter metal derretido en un molde de arena y dejar que se solidifique, para luego romper el molde y retirar el fundido. La fundición de arena es el proceso que se usa con más amplitud, casi todas las aleaciones de fundición pueden fundirse con arena; es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con temperaturas de fusión elevadas.

Modelos y núcleos.

La fundición con arena requiere un modelo (patrón) de tamaño real de la pieza, aunque más grande para que se tome en cuenta las tolerancias por contracción y maquinado en el fundido final. Los materiales que se usan para fabricar modelos incluyen madera, plásticos y metales.

Hay varios tipos de modelos:

Modelo sólido: Es el más simple, está hecho de una sola pieza, tiene la misma forma que el fundido y su tamaño está ajustado a la contracción en el maquinado.

Modelos deslizantes: Consisten en dos piezas, dividen la parte a lo largo de un plano que coincide con la línea divisoria del molde.

Placas ajustadas: Las dos piezas del modelo deslizante están sujetas a los lados opuestos de una placa de madero o metal. Los agujeros en la placa permiten que los marcos superior e inferior (capucha y base) del molde se alineen en forma adecuada.

Modelos de capucha y base: Son similares a los de placas ajustadas, excepto porque las mitades que se separan están ajustadas a placas diferentes, de modo que las secciones de la capucha y base del molde se fabrican de manera independiente en lugar de usar las mismas herramientas para ambas.

Los modelos definen la forma externa del vertido de la pieza por fundir. Si el fundido va a tener superficies internas se requiere de un núcleo.

Núcleo (corazón): Es un modelo a tamaño real de las superficies interiores de la pieza.

Se inserta en la cavidad del molde antes del vertido, de modo que el metal derretido fluirá y se solidificará entre la cavidad del molde y el núcleo, para formar las superficies externa e interna del fundido.

Moldes y su fabricación.

Las arenas de fundición son sílice o sílice mezclado con otros minerales. La arena debe tener buena capacidad de soportar temperaturas altas sin que se funda o sufra algún tipo de degradación. Oras características importantes del a área son el tamaño del grano, su distribución en la mezcla y la forma de los granos individuales.

Al hacer el molde, los granos de arena se mantienen unidos por una mezcla de agua y arcilla adhesiva. Para formar la cavidad del molde, el método tradicional consiste en compactar la arena alrededor del modelo para la capucha y base, es un contenedor llamado caja de modelo. Se han inventado diversas máquinas para mecanizar el procedimiento de compactación. Éstas operan con distintos mecanismos, entre ellos:

Comprimir la arena alrededor del modelo por medio de presión neumática.

Ejecutar una acción de golpeteo en la que la arena, contenida en la caja de moldeo con el modelo, se deja caer repetidas veces a fin de que se compriman en su sitio.

Realizar una acción de lanzamiento en la que los granos de arena chocan a gran velocidad contra el modelo.

Una alternativa a las cajas tradicionales para cada molde de arena es el modelo son caja de modelo, que se refiere al uso de una caja de moldeo maestra, es un sistema mecanizado de producción de moldes.

Para determinar la calidad del molde de área se emplean diferentes indicadores: resistencia, permeabilidad, estabilidad térmica, colapsabilidad y reutilización.

Con frecuencia, los moldes de arena se clasifican como:

Moldes de arena verde: Están elaborados con una mezcla de arena, arcilla y agua; la palabra verde se refiere al hecho de que el molde contiene humedad en el momento del vertido.

Molde de arena seca: Está hecho con aglutinantes orgánicos en lugar de arcilla, y se cuece en un horno grande a temperaturas que van de 200°C a 320°C.

Molde de superficie seca: Se obtienen las ventajas de los de arena seca secando la superficie de un molde de área verde hasta una profundidad de 10 a 25 mm de cavidad del molde, mediante sopletes, lámparas de calor u otros medios.

La operación de fundición.

Uno de los peligros durante el vertido es que la flotación inducida por el metal fundido desplace al núcleo. La flotación resulta del peso del metal fundido que desplaza el núcleo. Dicha fuerza tiende a elevar el núcleo y es igual al peso de líquido desplazado menos el peso del núcleo en sí. Los pesos se determinan como el volumen del núcleo multiplicado por las densidades respectivas del material que lo constituye y del metal por fundir.

F_b=W_m-W_c Donde F_b = fuerza de flotación, N; W_m= peso del metal fundido desplazado, N y W_c = peso del núcleo, N.

11.2 OTROS PROCESOS DE FUNDICIÓN CON MOLDES DESECHABLES.

Moldeo en cascarón o concha.

Es un proceso de fundición en el que el molde es un cascarón delgado hecho de arena y que se mantiene cohesionado por medio de un aglutinante de resina termofija. La ventaja es la superficie de la cavidad de un molde en cascarón es más suave que la del molde convencional de arena verde, y esta suavidad permite un flujo más fácil durante el vertido de metal líquido y un acabado mejor de la superficie del fundido final; la desventaja del moldeo es cascarón incluyen un modelo de metal más caro que el correspondiente al modelo con arena verde.

Moldeo al vacío.

También llamado proceso V, utiliza un molde de arena que se mantiene unido por medio de una presión de vacío en lugar de emplear un aglutinante químico. El término vacío se refiere a la fabricación del molde en lugar de la operación de fundido en sí.

Procesos de poliestireno expandido.

Usa un molde de arena compactada alrededor de un modelo de espuma de poliuretano que se vaporiza cuando el metal fundido se vierte en el molde. El modelo de poliestireno incluye la mazarota, vertedores y sistema de paso, y también contiene núcleos internos, lo que elimina la necesidad de contar con un núcleo por separado en el molde. El molde no tiene que estar abierto en las secciones de capucha y base.

Fundición por revestimiento.

Se elabora un modelo de cera y se recubre con un material refractario para formar el molde, después de lo cual

...